Większość stworzeń używanych do zilustrowania tragedii zmian klimatycznych to znana odmiana: niedźwiedzie polarne. Motyle monarchy. Żółwie morskie. Nasza gleba jest jednak często pomijana—roi się od miliardów mikroskopijnych organizmów, które stanowią najbardziej bioróżnorodne środowisko na Ziemi. Jak wszystkie żywe istoty, również są dotknięte zmianami klimatycznymi.
Jest fakt, który często jest wspominany, gdy ludzie mówią o glebie: w łyżeczce zdrowej gleby jest więcej mikroorganizmów niż ludzi na Ziemi.
Matryca żywych stworzeń, które przetwarzają życie roślinne i zwierzęce, jest niezwykle złożona, z bakteriami, pierwotniakami, grzybami, promieniowcami, nicieniami i innymi oddziaływaniami na niezliczone, w dużej mierze niezmapowane sposoby. W jaki sposób susza, nadmierne opady deszczu, upały i zwiększony CO2 mogą wpłynąć na te relacje?
Mikroorganizmy glebowe są podstawą wszelkiego życia na ziemi, więc jest to ważne pytanie dla wszystkich. Jeśli mikroby nie działają, Wszystko inne też będzie. Ale dla rolników jest to szczególnie ważne. Rolnictwo konwencjonalne, ze swoimi składami chemicznymi i degradacją gleby, już teraz wyrzuca mikroorganizmy i ich ekosystemy z równowagi, co ma katastrofalny długoterminowy wpływ na zbiory. Zmiany klimatyczne mogą znacznie zaostrzyć problem.
Temat: walka o zdrową glebę
Dokładnie, jak to będzie wyglądać, nie jest jasne. Czy w miarę jak zmienia się Pogoda i warunki wzrostu, bakterie i grzyby, które pomagają roślinom pobierać składniki odżywcze, na przykład, mogą zmieniać równowagę z mniej korzystnymi drobnoustrojami? Czy istniejące patogeny mogą stać się potężniejsze? Czy może być w ogóle masowa wymiera?
“Cokolwiek się stanie, prawdopodobnie nie będzie ekstremalne”, mówi Jennifer Martiny, profesor ekologii na UC Irvine, który koncentruje się na różnorodności drobnoustrojów. “Mikroby nie wyginą. Są bardzo elastyczne, prawdopodobnie przetrwają.”
Ale poza tym, mówi Martiny, chociaż jest pewne, że mikroorganizmy zostaną dotknięte, nikt nie wie dokładnie, jak. “Skład mikrobów zmieni się wraz ze zmianami klimatycznymi. Wpłynie to na funkcjonowanie ” – mówi. “Ale przewidywanie tego jest dość trudne.”
Istnieje wiele powodów tej niepewności. Największą z nich jest niesamowita złożoność mikrobiomu glebowego i sieci relacji. Grzyby oddziałują z innymi rodzajami grzybów, z bakteriami, z jednokomórkowymi organizmami nazywanymi protistami, z korzeniami roślin-a wszystko to jest niewidoczne gołym okiem. Wysiłki naukowców mające na celu zarysowanie tego zakresu powiązań są nadal na bardzo podstawowym etapie.
Przez Taigi, Shutterstock.
Ponadto drobnoustroje glebowe rozkładają organiczną materię roślinną i albo magazynują powstały węgiel w glebie, albo uwalniają go do atmosfery jako dwutlenek węgla. Jeśli zmiany klimatu przyspieszą oddychanie CO2, może to spowodować błędne koło, które nasila skutki klimatyczne. Może się też zdarzyć coś przeciwnego, co oznacza, że mikroby mogą tłumić skutki zmian klimatu poprzez magazynowanie większej ilości węgla pod ziemią.
Określenie, co może się wydarzyć w przypadku zwiększonego co atmosferycznego2-lub innych czynników, takich jak większe ciepło i więcej lub mniej wody niż zwykle—ma inną warstwę trudności: warunki te są trudne do naśladowania w długoterminowym kontekście badawczym. Oraz eksperymenty, które zostały przeprowadzone, w dużej mierze miały miejsce w naturalnie występujących warunkach, takich jak lasy i łąki, a nie Środowiska rolnicze.
Naukowcy poczynili pewne obserwacje na temat reakcji drobnoustrojów glebowych w nowych warunkach związanych ze zmianami klimatycznymi. Kolokwium ekspertów z całego kraju zebrało się praktycznie w listopadzie, aby omówić ten temat. Kolejny raport ustalił, że ocieplenie klimatu może zmniejszyć różnorodność drobnoustrojów, zwiększyć złożoność ich związków i przyspieszyć ich rozkład materii organicznej gleby. Prawdopodobnie pojawią się nowe patogeny.
Naukowcy mieli jednak zastrzeżenie: ustalenia te mogą nie dotyczyć całej gleby. W końcu skład mikrobów w jednym gospodarstwie może być zupełnie inny niż w innym. “To zawsze zależy od gleby”, mówi Janet Jansson, główny naukowiec ds. biologii w Pacific Northwest National Laboratory i uczestniczka kolokwium.
Jansson podkreśla jednak, że drobnoustroje mają tendencję do adaptacji. “Z mikroorganizmami jest zabawna rzecz: jeśli zmienisz środowisko, zasoby lub stan, w pewnym sensie znajdą drogę”, mówi. “Można mieć małą liczbę niektórych, a biorąc pod uwagę odpowiednie warunki, zaczną się rozwijać.”
Temat: coraz cięższe Pojazdy rolnicze niszczą zdrowie gleby
Jennifer Pett-Ridge, starszy pracownik naukowy badający ekologię mikrobiologiczną gleby w Lawrence Livermore National Laboratory, zgadza się. “Każdy mikroorganizm ma worek tricks…it” jest mocno związany z realizacją-zdefiniowaną przestrzenią cech funkcjonalnych”, wyjaśnia. “Oto jeden organizm, który poradzi sobie [z niską zawartością tlenu], gdy zostanie zalany, lub inny, który poradzi sobie z niskim potencjałem wody.”Dopóki w glebie występuje szeroka gama drobnoustrojów, niektóre z nich będą się rozwijać w nowych warunkach.
Pomimo niepewności co do tego, jak mikroorganizmy glebowe zareagują na zmiany klimatyczne, istnieje prosta odpowiedź dla hodowców, którzy mogą się tym martwić: celuj w glebę zamieszkaną przez różne grupy drobnoustrojów.
To może wydawać się trudne do potwierdzenia bez mikroskopu, ale naukowcy twierdzą, że jest to intuicyjne. Skoncentruj się na budowaniu zdrowej gleby, a różnorodność przyjdzie naturalnie. A sama zdrowa gleba, zróżnicowana lub nie, przyniesie swoje korzyści w obliczu zmian klimatycznych.
Okazuje się, że rozmowy w ciągu ostatniej dekady na temat zdrowia gleby i rolnictwa regeneracyjnego są również naznaczone, jeśli chodzi o zmiany klimatyczne.
“Zdrowie gleby jest naprawdę podstawą odpornego systemu rolnego. To podstawa” – mówi Matt Wallenstein, były szef Wydziału Nauk o glebie i uprawach na Colorado State University i obecny główny gleboznawca w firmie rolniczej Syngenta.
Budowanie odpornego systemu rolniczego oznacza uprawę wielu różnych roślin, ponieważ każda z nich oferuje coś innego dla drobnoustrojów. Unikanie pestycydów jest również kluczowe, ponieważ mogą one zniszczyć niektóre z tych maleńkich organizmów.
Widok z lotu ptaka pól o zróżnicowanym wzroście plonów. Przez YueStock, Shutterstock.
Oznacza to również jak najmniejsze zakłócanie gleby. Wśród innych korzyści rolnicy, którzy uprawiają swoją ziemię tylko płytko lub wcale, pomagają utrzymać mikoryzę, korzystną zabawęgus, który łączy korzenie roślin ze składnikami odżywczymi i innymi drobnoustrojami. Niektóre badania wykazały, że grzyby mikoryzowe mogą pomóc roślinie utrzymać wydajność w obliczu suszy.
Różni badacze podkreślają różne praktyki. “Jeśli chcę, aby moje mikroby były szczęśliwe, co mogę zrobić? Myślę, że sprowadza się to do materii organicznej gleby—ma tendencję do buforowania systemu”, mówi Daniel Buckley, ekolog mikrobiologiczny na Uniwersytecie Cornell. Zaleca sezonowe stosowanie roślin okrywowych. Inni twierdzą, że regularne stosowanie kompostu jest kluczowe.
Temat: co jeśli ubezpieczyciele upraw związali polisy ze zdrowiem gleby?
Niektóre firmy-wśród nich Syngenta-opracowały probiotyki lub bioinokulanty, które wykorzystują korzystne drobnoustroje. Chociaż mogą one potencjalnie być przydatne do zwiększenia naturalnej aktywności drobnoustrojów w obliczu zmian klimatycznych, badania nad ich skutecznością nie są decydujące.
Na razie najlepszym sposobem przygotowania się na wpływ zmian klimatu na mikroorganizmy jest jak najlepsza pielęgnacja gleby. “Mikroby to nasi sprzymierzeńcy-przyjaciel farmera” – mówi Wallenstein. “Dopóki dbamy o nie poprzez dobre zarządzanie i zarządzanie naszymi glebami, będą one przyczyniać się do wspierania zdrowia roślin.”
