По словам ученых Университета Северного Иллинойса, под ослепительным разнообразием флоры в заповеднике площадью 4000 акров недалеко от Диксона, штат Иллинойс, происходит нечто столь же удивительное, хотя и невидимое невооруженным глазом.В новом исследовании, опубликованном в журнале экологической микробиологии, профессора биологических наук Университета Северного Иллинойса Ник Барбер и Уэс Суингли говорят, что они нашли доказательства того, что микробиом почвы пожинает восстановительные преимущества почти трех десятилетий тщательно управляемого восстановления высокотравных прерий в Начусе.«Разнообразные бактериальные сообщества вновь заселяют почвы», — сказал Суингли. «Эти сообщества очень похожи на сообщества в нетронутых естественных прериях, несмотря на отсутствие прямых усилий по восстановлению функций почвы».Заповедник Nachusa Grasslands, принадлежащий и управляемый The Nature Conservancy, состоит из больших остатков прерий, лесов и водно-болотных угодий, соединенных посредством восстановления среды обитания, чтобы создать одно из крупнейших и наиболее биологически разнообразных пастбищ в Иллинойсе.
«Особенно примечательно то, что усилия по восстановлению на Nachusa приносят успехи, выходящие за рамки биоразнообразия растений и животных», — сказал Барбер.«Мы обнаружили убедительные доказательства того, что со временем бактериальные сообщества в почве участков, восстановленных с использованием местных растений прерий, стали напоминать сообщества, обнаруженные в остатках прерий», — добавил он, заявив, что ранее было очень мало известно о том, что происходит с бактериями в почве. восстановленных лугов.«Это захватывающая новость, потому что это означает, что реставрация ведется на этом фундаментальном уровне», — сказал он. «Мы не только видим прекрасное разнообразие растений, но и под растениями мы находим разнообразие в почве с бактериями, которые повторно заселяются и восстанавливаются сами по себе, чтобы напоминать то, что когда-то обитало в системах прерий по всему Иллинойсу».
Восстановление природных экосистем и управление ими — важнейшая стратегия смягчения последствий утраты биоразнообразия в мире, кризиса, который, по мнению некоторых ученых, представляет собой большую угрозу для нашей планеты, чем изменение климата. Прерии — это очень разнообразные экосистемы, которые, будучи движущими силами чистого воздуха и воды, также способствуют здоровью людей и планеты.В то время как североамериканские высокотравные прерии когда-то простирались от юга Канады до Техаса, теперь они представляют собой одну из наиболее разрушенных экосистем на планете, более 90 процентов первоначальных прерий потеряно.
В Иллинойсе исчезло более 99 процентов прерий, их заменило, главным образом, пропашное земледелие.Начиная с конца 20-го века, усилия по восстановлению этих потерянных экосистем прерий стали широко распространенными, хотя они по-прежнему представляют собой острова в море сельскохозяйственных угодий. Основные вопросы также касаются того, каковы должны быть цели восстановления, насколько полно можно восстановить высокотравные прерии и как быстро можно достичь восстановления.«Наша работа показывает, что восстановление одного элемента экосистемы, а именно растений, может иметь благотворное влияние на другие районы ниже по течению», — сказал Суингли.
«Мы обнаружили, что некоторые группы почвенных микробов восстановились из сельскохозяйственных земель в течение первых трех лет после восстановления, тогда как полное восстановление известных микробных групп прерий заняло от 15 до 20 лет», — добавил он. «Это шокирующе быстрое восстановление».Усилия по восстановлению обычно включают восстановление разнообразных местных сообществ растений, контроль над экзотическими видами растений и осуществление регулярных мероприятий, имитирующих периодические естественные нарушения, такие как пожары и выпас животных. Зубры были повторно завезены на пастбища Накуса в 2014 году, чтобы восстановить их историческое значение как местных травоядных.
Хотя микроорганизмы в почве крошечные, они играют большую роль в окружающей среде, обеспечивая растения питательными веществами и формируя основу пищевой сети. Тем не менее, известно очень мало деталей о роли различных почвенных бактерий и грибов.
«Почва часто недооценивается», — сказал Суингли. «Ученые на самом деле не знают, что делает каждый микроб в почве и как все они работают вместе — и это важные вопросы как для экологии, так и для сельского хозяйства».Для своего исследования в Начусе ученые охарактеризовали сообщества почвенных бактерий и архей на 13 участках высокотравных прерий, возраст восстановления которых составлял от 1 до 27 лет. Используя комбинацию полевых, лабораторных и вычислительных методов, почвенные сообщества сравнивали друг с другом, а также с местными остатками прерий и близлежащими фермерскими полями с использованием секвенирования ДНК.«Все свидетельства указывают на то, что почва в старых реставрациях больше всего напоминает местные остатки», — сказал Суингли. «Это очень положительный результат десятилетий упорной работы The Nature Conservancy и менеджеров Nachusa».
Спонсорами исследования были Национальный научный фонд (NSF), «Друзья пастбищ Нахуса» и NIU. Среди соавторов также были Карли Чантос-Дэвидсон, недавно получившая степень магистра биологии в NIU; и Рене Амель Перальта и Джаред Шервуд, оба бывшие участники программы исследовательского опыта для студентов (REU) в NIU, финансируемой NSF.