Исследователи обнаружили новую информацию, скрывающуюся над 60-летним пожаром

Микроорганизмы играют жизненно важную роль в поддержании здоровой и плодородной почвы, что является ключевым фактором для общего состояния экосистем. Однако, что происходит с этими микроорганизмами, когда люди наносят долгосрочный ущерб окружающей среде?

Исследователи из Мичиганского государственного университета представили новые ответы на этот вопрос, изучая почвенные микроорганизмы вблизи шахты, где горит пожар уже более 60 лет.

"Если взглянуть на грамм почвы, можно увидеть в ней десятки тысяч различных видов бактерий," — пояснила Эшли Шейд, главный исследователь, документирующий новые открытия в журнале Ecology Letters. "Почва является самым разнообразным микробным сообществом, которое нам известно," — добавила Шейд. "Оно более разнообразно, чем человеческий кишечник."

В течение семи лет Шейд и Сэмюэл Барнетт, научный сотрудник ее лаборатории, исследовали почвенные микробные сообщества в Централии, Пенсильвания, где произошел пожар на угольной шахте, горящей с 1962 года.

В этом исследовании ученые использовали эту систему в качестве модели, чтобы понять, как бактериальные сообщества реагируют и потенциально восстанавливаются перед интенсивными изменениями окружающей среды. Это особенно важно в контексте изменения климата.

Команда надеется, что их результаты стимулируют дополнительные исследования по разработке стратегий восстановления микробиома экосистем, пострадавших от изменений климата и других нарушений.

Пожар в Централии начался случайно, и с тех пор не прекращается. По мере продвижения огня через заброшенную шахту, тепло изменяет структуру микробных сообществ.

Исследователи отбирали пробы почвы в разных точках на пути огня, а также на неповрежденных участках, исследовали их до, во время и после нагрева.

"Мы выходим каждый октябрь и берем керны почвы," — пояснил Барнетт. "У нас есть большая труба из ПВХ, которую мы стерилизуем, втыкаем в почву и вытаскиваем примерно 20 сантиметров почвы. Затем мы просеиваем почву, чтобы избавиться от корней, камней и всего лишнего, а затем замораживаем и доставляем в лабораторию."

Далее исследователи извлекали бактериальную ДНК и РНК, секвенировали ДНК для определения видов бактерий и изучали соотношение РНК и ДНК, чтобы определить активность бактерий.

"Состояние покоя — это обратимое состояние активности, которое принимают многие организмы для сопротивления стрессу в окружающей среде," — сказала Шейд. "Многие не осознают, что большое количество почвенных микроорганизмов неактивны в любой момент времени. Это важно, потому что активные микроорганизмы вносят вклад в функционирование экосистемы," — добавила она. "Это важное исследование, так как большинство исследований не уделяют внимания активности микроорганизмов."

Исследователи применили этот подход к восстановлению микробных сообществ. Хотя популяции микроорганизмов восстанавливаются после утихания пожара (например, новые бактерии принесены ветром), виды, активные или в состоянии покоя, менялись по сравнению с предпожарными условиями.

"Если мы поймем, что пробуждает спящие микроорганизмы, мы сможем управлять микробным сообществом, пробуждая их по мере необходимости, и, возможно, заставляя их засыпать в нужное время," — заключила Шейд.