Новое исследование в Бразилии показывает, насколько характерной может быть «живая кожа» планеты
Несколько десятилетий назад группа ученых сообщила в журнале Nature, что жизнь на суше, возможно, старше на миллиард лет, чем было показано ранее. Их доказательство пришло в виде куска древней почвы или палеопочвы, которая содержала то, что, по их мнению, когда-то было «циновками» микробной жизни, возможно, включая фотосинтезирующие цианобактерии (иногда называемые сине-зелеными водорослями).
Исследователи отметили, что эти микробные маты можно интерпретировать как раннюю запись биологической корки или «биокорки». Хотя нет единого мнения о том, когда именно впервые появились биокорки, со временем эти участки жизни, которые легко упустить из виду - своего рода «живая кожа» планеты - стали признаваться критически важными для здоровых экосистем, и новые исследования проливают свет на то, как они разные и разные.
Биокрусы - это «переплетенные сообщества» цианобактерий, водорослей, других бактерий, лишайников, грибов, мхов и микроартроподов (то есть крошечных насекомых), объясняет Натали Мачадо де Лима, научный сотрудник Университета Нового Южного Уэльса. в Австралии, который руководил новым исследованием. «Корка» на самом деле является наиболее точным термином для этих сообществ с визуальной и звуковой точки зрения, поскольку они встречаются в верхней части почвы и могут издавать легкий хруст под ногами.
Биокорки появились «до появления сосудистых растений, таких как травы, деревья и папоротники», - говорит Мэтью Боукер, почвенный эколог из Университета Северной Аризоны, не участвовавший в новом исследовании. Сегодня «они, кажется, околачиваются в более стрессовых местах, где сосудистые растения не могут по-настоящему висеть», например, в очень сухой или очень холодной среде. Они выполняют важную экологическую работу, например стабилизируют почву, определяют, сколько воды она удерживает, и способствуют круговороту углерода и азота..
Согласно исследованию Nature Geoscience, проведенному в 2018 году, биокорки составляют примерно 12 процентов поверхности суши, и хотя они могут выдерживать экстремальные условия, они все еще уязвимы. Изменение климата, наряду с другими антропогенными воздействиями, такими как разрастание городов и сельское хозяйство (а также случайный хруст под ногами), подталкивают их к возможному сокращению на 25-40 процентов в следующие несколько десятилетий. В том же исследовании 2018 года предполагалось, что угрозы биокоркам могут вызвать ряд изменений в окружающей среде, включая выброс большого количества пыли. (В парках на юго-западе Америки такие знаки, как «Не ломайте корку», предупреждают туристов, чтобы они не сворачивали с тропы.)
В прошлом месяце Мачадо де Лима и ее коллеги опубликовали исследование в журнале Geoderma, в котором изучались цианобактерии в биокорках из участков в двух разных районах Бразилии.
«Бразилия - огромная страна, и у нас много разных климатических сценариев, режимов осадков, они сильно различаются», - говорит Мачадо де Лима, родом из Сан-Паулу. Она объясняет, что один из двух изученных ими биомов, caatinga, на северо-востоке Бразилии, представляет собой богато разнообразную засушливую местность, которая находится под угрозой опустынивания. Второй биом, пампа, на юге страны, известен своими пастбищами и также находится под влиянием человека, особенно сельскохозяйственного разнообразия.
Исследователи много знают о биокорках, например, в Европе (где биокорок не так много). Но ограничения финансирования и некоторые другие факторы, такие как суровые удаленные условия работы в каатинга, объясняет Мачадо де Лима, могут помочь объяснить, почему биокорковые цианобактерии в этих частях Бразилии недостаточно изучены. Сравнивая биомы, ученые изучают микробные строительные блоки двух экологически важных мест.
Для исследования команда взяла образцы с помощью кольцевой пилы, а затем доставила их в лабораторию для микроскопического и генетического анализа. По словам Мачадо де Лима, из всех пересекающихся жизней, которые собираются вместе, чтобы создать биокорку, цианобактерии появляются первыми, мало чем отличаясь от того, как кораллы колонизируют голую область, чтобы сблизить рифовые экосистемы. Они - важная часть головоломки (хотя, возможно, не всегда любимая; персонаж в «Фаусте» Иоганна Вольфганга фон Гёте назвал вид наземных цианобактерий, распространенных в биокорках, «отвратительной студенистой грязью»). Определенные «нитевидные» виды цианобактерий, которые могут выглядеть под микроскопом как распущенные нити веревки или тугие ожерелья из бисера, если вы чувствуете себя элегантно, запутываются в почвенных историях, создавая благоприятную среду для других существ.
В каатинга и пампе «мы нашли совершенно другой состав», - говорит Мачадо де Лима. На участках Катинга, например, была более высокая доля представителей рода Scytonema, производящего вещество, похожее на солнцезащитный крем, которое защищает его от солнечной радиации. «Мы также обнаружили различия внутри одного и того же биома среди участков», - говорит она, что подчеркивает, насколько богаты эти микробные миры.
Это новое исследование подчеркивает роль, которую биокорки играют в районах, которые на самом деле не считаются пустынями, где биокорки чаще изучаются, говорит Ферран Гарсия-Пишель, профессор Школы наук о жизни в штате Аризона. Университет, который не участвовал в новом исследовании. Исследование также показывает, что «в этих экосистемах существует большое разнообразие видового состава», говорит он, и что этот состав несколько отличается от того, что мы привыкли видеть в пустынях.
Понимание биокорок как фундаментального, хотя и в значительной степени невидимого аспекта этих экосистем может стать ключом к восстановлению деградировавших территорий.
«Возможно, в будущем мы сможем восстановить эту область с помощью правильных организмов», - говорит Мачадо де Лима. «Очень важно знать точный состав, который у вас есть в области, которую вы хотите восстановить». По ее словам, цианобактерии, которыми изобилует пустыня в Соединенных Штатах, могут не справиться с каатингом.
Биокорки служат напоминанием о том, что ландшафт под нашими ногами может быть таким же обширным и захватывающим, как и мир над ними. Наполненные красивыми, извилистыми нитями жизни, эти миниатюрные, разнообразные, хрустящие сообщества так же легко забыть, как и важны. Так что, если вы окажетесь на территории биокорки, идите по тропе и смотрите под ноги.