Впервые исследовательская группа под руководством Университета Колорадо в Боулдере увидела другое жизненно важное, но редко рассматриваемое сообщество, которое также когда-то называлось домом высокотравных прерий: разнообразный ассортимент микробов, которые процветали в темных богатых почвах под ними. трава.«Эти почвы сыграли огромную роль в американской истории, потому что они были настолько плодородными и невероятно продуктивными», — сказал Ной Фирер, сотрудник Кооперативного института исследований в области наук об окружающей среде CU-Boulder (CIRES) и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в журнал Science. «Их больше нет, кроме действительно небольших участков. Это наша первая попытка увидеть то, что могло существовать во всем диапазоне».CIRES — совместный институт CU-Boulder и Национального управления океанических и атмосферных исследований.
Замечательное плодородие почв под высокотравными прериями, которые когда-то занимали более 150 миллионов акров США, от юга Миннесоты до Техаса и от запада Иллинойса до Небраски, также погубило прерии. Привлеченные богатством почвы, поселенцы начали вспахивать прерии более полутора веков назад, заменив местные растения кукурузой, пшеницей, соевыми бобами и другими культурами. Сегодня остались только остатки высокотравной прерии, покрывающие лишь несколько процентов первоначального ареала экосистемы.
Для исследования Фирер, адъюнкт-профессор микробной экологии, и его коллеги использовали образцы почвы, собранные в 31 месте, разбросанном по историческому ареалу прерий. Образцы, собранные соавтором исследования Ребеккой МакКалли, экологом пастбищ из Университета Кентукки, в основном поступили из заповедников и старых кладбищ.
«Было очень трудно найти участки, которые, как мы знали, никогда не обрабатывались», — сказал Фирер. «Как только вы возделываете почву, все совершенно по-другому. Большинство садоводов знакомо с этим».
Исследователи использовали секвенирование ДНК, чтобы охарактеризовать микробное сообщество, живущее в каждом образце почвы. Результаты показали, что плохо изученный тип бактерий, Verrucomicrobia, доминировал в микробных сообществах почвы.
«У нас есть почвы, в которых преобладает эта группа, о которой мы действительно ничего не знаем», — сказал Фирер. «Почему его так много в этих почвах? Мы не знаем».Хотя Verrucomicrobia преобладала в образцах почвы, микробный состав каждого конкретного образца почвы был уникальным.
Чтобы получить представление о том, как микробное разнообразие почвы могло варьироваться в высокотравной прерии, когда она была еще нетронутой экосистемой, исследователи построили модель, основанную на климатической информации и данных из образцов.«Я очень рада, что мы смогли точно реконструировать микробный компонент почв прерий, используя статистическое моделирование и данные из нескольких оставшихся фрагментов этой исчезающей экосистемы», — сказала Кэтрин Поллард, исследователь из Института Гладстона в Сан-Франциско и соавтора.
Автор статьи.Фирер и его коллеги уже усердно работают, пытаясь выращивать веррукомикробию в лаборатории, чтобы лучше понять, что она делает и какие условия благоприятствуют. Но даже без полного понимания микробов, исследование может поддержать усилия по восстановлению высокотравных прерий в будущем.«Вот группа, которая действительно важна для функционирования этих почв.
Поэтому, если вы пытаетесь добиться эффективного восстановления прерий, может быть полезно попытаться восстановить подземное разнообразие», — сказал Фирер.