Międzynarodowy zespół naukowców po raz pierwszy zmapował mikrobiom środowiskowy całego kraju, tworząc-atlas życia drobnoustrojów w Danii o wysokiej rozdzielczości. W ramach projektu, kierowanego przez Uniwersytet w Aalborg przy udziale Uniwersytetu Wiedeńskiego, przeanalizowano ponad 10 000 próbek gleby i środowiska z całego kraju, a wyniki opublikowano w czasopiśmieNaturapod tytułemMikroflora Danica.
Próbki pobrano ze średnią rozdzielczością przestrzenną około czterech kilometrów kwadratowych, tworząc coś, co naukowcy opisują jako bezprecedensowy przegląd różnorodności i funkcji drobnoustrojów w kraju. Zbiór danych zapewnia wgląd w reakcję mikroorganizmów na użytkowanie gruntów, rolnictwo i zakłócenia środowiska w skali kraju.
Naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego odegrali kluczową rolę w analizie mikroorganizmów nitrujących -, które napędzają kluczowe etapy globalnego cyklu azotowego. Organizmy te decydują o tym, jak długo azot z nawozów pozostaje dostępny dla roślin uprawnych i kiedy przekształca się w formy zanieczyszczające drogi wodne lub przedostające się do atmosfery.
W pracy po raz pierwszy pokazano ogólnokrajowe rozmieszczenie nitryfikatorów w glebach. Podkreśla także główne luki w wiedzy: dwie z najbardziej rozpowszechnionych grup - linia TA-21 archeonów utleniających amoniak i comammoxNitrospiraklad B - nie ma przedstawicieli uprawianych. W rezultacie nie można ich jeszcze badać bezpośrednio w warunkach laboratoryjnych, mimo że dominują na dużych obszarach gleb rolniczych i naturalnych. Naukowcy zidentyfikowali także mocne dowody na istnienie nieznanych wcześniej i niehodowanych grup bakterii-utleniających azotyny.
Odkrycia mają szczególne znaczenie w przypadku Danii, gdzie mniej więcej dwie-trzecie gruntów jest wykorzystywane w rolnictwie. Intensywne stosowanie nawozów prowadzi do znacznych strat azotu do wód gruntowych, rzek i wód przybrzeżnych, przyczyniając się jednocześnie do emisji podtlenku azotu, silnego gazu cieplarnianego. Różne nitryfikatory różnią się ilością wytwarzanego podtlenku azotu i sposobem reakcji na inhibitory nitryfikacji dodawane do nawozów, co sprawia, że ich dystrybucja ma kluczowe znaczenie dla zarządzania środowiskiem.
Naukowcy twierdzą, że atlas może pomóc w bardziej ukierunkowanym i zrównoważonym rolnictwie poprzez dostosowanie strategii nawozowych do społeczności drobnoustrojów występujących w glebie. Z czasem mogłoby to zmniejszyć straty składników odżywczych, ograniczyć zanieczyszczenie wody i ograniczyć emisję gazów cieplarnianych.
Poza rolnictwem badanie pokazuje, że zakłócenia działalności człowieka pozostawiają wyraźny ślad mikrobiologiczny. Siedliska zarządzane intensywnie charakteryzują się zazwyczaj dużą różnorodnością lokalną, ale wydają się bardziej homogenizowane na poziomie krajowym. Mniej zakłócone ekosystemy zachowują większą ogólną różnorodność mikrobiologiczną. Autorzy sugerują, że takie „mikrobiologiczne odciski palców” mogłyby ostatecznie zostać wykorzystane do oceny powodzenia projektów przywracania siedlisk.
Konsekwencje wykraczają poza Danię. Austria stoi przed podobnymi wyzwaniami związanymi z intensywnością rolnictwa, gospodarką substancjami odżywczymi i ochroną wód. Zdaniem badaczy zaangażowanych w badanie duński atlas stanowi model pokazujący, w jaki sposób dane dotyczące mikrobiomów w-krajowej skali mogłyby wpłynąć na politykę środowiskową w innych obszarach, od optymalizacji nawozów po szacowanie-emisji gazów cieplarnianych z gleby.
Autorzy argumentują, że włączenie danych o mikrobiomie do-planowania użytkowania gruntów i strategii klimatycznych będzie niezbędne, ponieważ kraje będą starały się zrównoważyć wydajność rolnictwa z ochroną środowiska.
