Устойчивые к воздействию огня микроорганизмы восстанавливают леса после пожаров
#микологические исследования #лесные пожары #почвенный биоценоз #почвенные микроорганизмы
В связи с ростом числа лесных пожаров по всему миру только в Австралии в сезон пожаров 2019-2020 годов сгорело более 24 миллионов гектаров.
В 2016 году в результате пожара "Соберанос" в калифорнийском регионе Биг-Сур сгорело 534 квадратных километра краснокнижного танукового леса, в том числе два участка, на которых уже проводились исследования по пожарной экологии. Биологи, участвующие в этом исследовании, увидели возможность изучить, как сообщества почвенных микробов реагируют на лесные пожары.
Почвенные микроорганизмы играют огромную роль в круговороте микро- и макроэлементов в почве и имеют решающее значение для поддержания жизни растений и животных. В частности, грибы имеют тесные симбиотические отношения с растениями, где большинство растений зависят от сетей микоризальных грибов для более легкого получения азота. Хотя в целом мы знаем, что эти микробные сообщества имеют решающее значение для восстановления экосистем после пожаров, мы не знаем, как именно пожары влияют на самих микроорганизмов.
"Вряд ли растения смогут восстановиться после пожаров без полезных грибов, которые снабжают корни питательными веществами, или бактерий, которые преобразуют дополнительный углерод и азот в почве после пожара", - говорит ведущий автор и руководитель исследования, опубликованного в журнале Molecular Ecology, миколог Сидни Глассман из Университета Калифорнии. "Понимание этих микроорганизмов имеет ключевое значение для любых усилий по восстановлению".
Взяв образцы почвы на двух сгоревших участках и на одном из экологически схожих, но не сгоревших участков, специалисты задались целью определить и количественно оценить разнообразие микробов до и после лесного пожара, уделяя особое внимание бактериям и грибкам. ДНК была извлечена из почвы, затем образцы грибов и бактерий были выделены и амплифицированы с помощью ПЦР. Количество видов оценивалось по количеству ДНК, измеренному в каждой группе микробов, называемой операционными таксономическими единицами (OTU), а видовое разнообразие оценивалось путем секвенирования ДНК для определения количества различных таксономических групп.
В образцах из сгоревших участков количество видов сократилось, причем OTU грибов уменьшилось на 70%, а OTU бактерий - на 52% по сравнению с несгоревшими участками. Состав сообщества также резко изменился после пожара: до пожара доминирующие грибы принадлежали к Basidiomycota (62%), Mucoromycota (25%) и Ascomycota (10%). После пожара доминирующее положение заняла Ascomyocota (65%), Basidiomycota сократилась на 35%, а Mucoromycota была полностью уничтожена. Среди оставшихся видов базидиомицетов значительно увеличилось количество Basidioascus, которые способны разлагать компоненты древесины, включая лигнин, содержащийся в клеточных стенках растений.
Что касается бактерий, то до пожара сообщества состояли из Proteobacteria (84,4%) и Acidobacteria (15,6%). После пожара численность протеобактерий снизилась, и на первое место вышли Firmicutes с 82%, в то время как Acidobacteria немного выиграли (до 18%). Penicillium был одним из процветающих микроорганизмов, возможно, воспользовавшись останками погибших существ, в то время как некоторые виды также способны питаться древесным углем.
"Одна из причин столь слабого понимания грибков заключается в том, что их изучением занимается крайне мало микологов", - говорит Глассман, - "Но грибки оказывают действительно важное экологическое воздействие, особенно после крупных пожаров, частота и серьезность которых растет как у нас, так и по всему миру".
