Міжнародна група вчених уперше склала карту екологічного мікробіому цілої країни, створивши атлас мікробного життя Данії з високою-роздільністю. Проект під керівництвом Ольборзького університету за участі Віденського університету проаналізував понад 10 000 зразків ґрунту та навколишнього середовища по всій країні та був опублікований уприродапід назвоюМікрофлора Даніка.
Зразки були зібрані із середньою просторовою роздільною здатністю близько чотирьох квадратних кілометрів, що дало те, що дослідники описують як безпрецедентний огляд мікробного різноманіття та функціонування країни. Набір даних дає уявлення про те, як мікроорганізми реагують на землекористування, сільське господарство та порушення навколишнього середовища в національному масштабі.
Вчені з Віденського університету відіграли центральну роль у аналізі мікроорганізмів-нітрифікаторів -, які керують ключовими етапами глобального циклу азоту. Ці організми визначають, як довго азот із добрив залишається доступним для сільськогосподарських культур і коли він перетворюється у форми, які забруднюють водні шляхи або витікають в атмосферу.
Дослідження вперше показує загальнонаціональне поширення нітрифікаторів у ґрунтах. Він також підкреслює основні прогалини в знаннях: дві найпоширеніші групи - TA-21 лінія архей, що окиснюють аміак, і комаммоксаНітроспіраклада B - не мають культивованих представників. Як наслідок, їх ще не можна вивчати безпосередньо в лабораторних умовах, незважаючи на те, що вони домінують на великих площах сільськогосподарських і природних ґрунтів. Дослідники також знайшли переконливі докази існування раніше невідомих і некультивованих груп нітрит-окислюючих бактерій.
Висновки мають особливу вагу для Данії, де приблизно дві-третини землі використовуються для сільського господарства. Інтенсивне використання добрив призводить до значних втрат азоту в грунтові, річкові та прибережні води, а також сприяє викидам закису азоту, потужного парникового газу. Різні нітрифікатори відрізняються залежно від того, скільки оксиду азоту вони виробляють і як вони реагують на інгібітори нітрифікації, додані до добрив, що робить їх розподіл критичним для екологічного менеджменту.
Дослідники кажуть, що атлас може допомогти зробити сільське господарство більш цілеспрямованим і стійким, узгоджуючи стратегії внесення добрив із мікробними спільнотами, присутніми в ґрунтах. З часом це може зменшити втрати поживних речовин, обмежити забруднення води та скоротити викиди парникових газів.
Окрім сільського господарства, дослідження показує, що людське порушення залишає чіткі мікробні ознаки. Інтенсивно керовані середовища існування, як правило, мають високу місцеву різноманітність, але виглядають більш однорідними на національному рівні. Менш порушені екосистеми зберігають більшу загальну мікробну різноманітність. Автори припускають, що такі «мікробні відбитки» зрештою можуть бути використані для оцінки успіху проектів відновлення середовища існування.
Наслідки виходять за межі Данії. Австрія стикається з подібними проблемами, пов’язаними з інтенсивністю сільського господарства, управлінням поживними речовинами та захистом води. За словами дослідників, які брали участь у дослідженні, датський атлас є моделлю того, як дані мікробіомів-національного масштабу можуть інформувати про екологічну політику в інших країнах, від оптимізації добрив до оцінки викидів парникових газів-ґрунтом.
Автори стверджують, що включення мікробіоматичних даних у-планування землекористування та кліматичні стратегії буде важливим, оскільки країни прагнуть збалансувати продуктивність сільського господарства та охорону навколишнього середовища.
