В Нидерландах, где живут ветряные мельницы и сабо, легализована проституция и марихуана, также находятся интенсивно обрабатываемые пахотные земли. Небольшой размер Голландии и большое население означали, что страна его исторически нуждалась в опытных земледельцах, чтобы накормить ее людей. Но так как он выращивает все меньше и меньше собственных продуктов питания, правительство вынуждено выкупать фермеров, чтобы вернуть пахотные земли в дикий штат.
Связанный контент
- Обзор 161 бактериальных семей, которые живут на ваших фруктах и овощах
Когда эта программа началась несколько десятилетий назад, по словам Мартина Беземера, биолога из Нидерландского института экологии, специалисты по охране окружающей среды просто прекратили бы посадку и позволили бы земле быть, или они срезали бы верхний слой почвы и оставили бы песчаные недра открытыми для элементы. Ни один из подходов не имел большого успеха. Казалось, что независимо от того, сколько времени они ждали, когда здоровый луг будет укреплен, почва, деградировавшая после десятилетий интенсивного земледелия, не восстанавливается.
Правительство приняло на работу Беземера, чтобы попытаться ускорить процесс восстановления. Его группа начала экспериментировать с процессом инокуляции деградировавших почв грязью из здоровых экосистем. Так же, как врачи могли лечить многие кишечные проблемы, пересаживая кишечные микробы от здорового человека к больному, группа Беземера хотела использовать здоровые микробы для лечения больной экосистемы.
Их первоначальная работа в теплицах и на небольших участках произвела впечатление на Мачеля Боша, управляющего природными ресурсами в правительстве, который помогал контролировать процесс восстановления в Нидерландах. Несколько лет назад, когда Босх получил новый участок земли, он пригласил Беземера опробовать его микробные пересадки почвы в большем масштабе.
Результаты были недавно опубликованы в прошлом месяце в журнале « Природные растения», и показали, что небольшие прививки почвы с лугов или вересковых пустошей могут помочь определить, какие растения будут колонизировать этот район и процветать в будущем. «Вы не получите правильные растения, если у вас нет подходящей почвы», - говорит Беземер.
Соберите горсть почвы. Грязь, которую вы держите в своих ладонях, составляет основу жизни вокруг вас: от дождевых червей, ползающих по вашему саду, до хищников, находящихся в сотнях футов в воздухе. Но почва - это не просто безжизненная куча земли. Симбиотические грибы, живущие в корнях растений, известные как микориза, помогают растениям извлекать жизненно важные питательные вещества. Другие микробы разрушают разлагающиеся растения и животных, пополняя материалы, используемые растениями.
Исторически, ученые полагали, что почвенные микробы были в целом похожи во всем мире, от Азии до Южной Америки. Однако недавняя работа показала, что микробные популяции на самом деле являются гиперлокальными, объясняет Ванесса Бэйли, микробиолог из Pacific Northwest National Labs. Почва, которую она изучает у подножия горы Ратлснейк в штате Вашингтон, на самом деле сильно отличается от почвы наверху, с перепадом высот всего 3500 футов.
Что это значит для ученых, в два раза. С одной стороны, это означает, что микробное разнообразие в одной только почве, вероятно, намного больше, чем кто-либо ожидал. «Сейчас у нас есть инструменты для описания микробов гораздо более подробно, чем даже пять или десять лет назад», - сказал Ноа Фирер, микробиолог из Университета Колорадо в Боулдере. «Тем не менее, 80 процентов почвенных микробов в Центральном парке до сих пор не описаны. Здесь много разнообразия ».
Второй вывод заключается в том, что две разные экосистемы, даже те, которые находятся в непосредственной близости, могут иметь очень разные микробы, живущие в их почве. По словам Фирера, растение может пережить засуху не из-за чего-то, присущего его физиологии, а из-за ассортимента симбиотических микробов в грязи. Посадите семена в другом месте, и они не смогут прорасти, расти и процветать без надлежащей смеси бактерий и грибков. Когда исследователи начали больше узнавать о глубине и сложности этих взаимодействий, Беземер понял, что это может объяснить, почему попытки его родной страны вернуть сельскохозяйственные угодья в естественные экосистемы терпят неудачу.
Беземер полагал, что этот процесс может сработать, если будет присутствовать подходящая почва. Сначала он пытался продвигать почву оптом. Это не было проблемой для небольших проектов в горшках и теплицах, но масштабирование любых проектов было бы затруднительным, поскольку почва тяжелая и ее трудно перемещать. Тем не менее, эти ранние испытания дали Bezemer достаточно данных, чтобы показать, что семена лучше, когда они были посажены в почве, взятой из других экосистем, где эти виды процветали.
Мало того, что растения росли лучше, но пересаженная почва также препятствовала тому, чтобы сорняки и другие нежелательные растения доминировали над новой системой прежде, чем у местных видов была возможность завладеть.
Для Беземера проблема с этим подходом заключалась в количестве необходимой почвы. Чтобы должным образом преобразовать сельскохозяйственные угодья в траву или пустоши по всей территории Нидерландов, защитникам природных ресурсов фактически придется отделить всю почву от здоровых экосистем. Но если микробы были важным фактором, то, возможно, ему не нужно было огромное количество грязи.
Поскольку никто точно не знал, какие микробы важны и в каких количествах, Беземер не мог просто посыпать бактериями нужную область. Но, теоретизировал он, возможно, небольшое количество почвы содержало достаточно микробов, чтобы запустить систему и установить ее на желаемом пути.
На некоторых участках исследователи сняли старый слой верхнего слоя почвы и обнажили песчаные участки. В других, однако, они оставили существующий верхний слой почвы нетронутым. Затем они покрыли его сантиметром или двумя почвы с лугов или пустоши, посеяли различные семена и стали ждать.
Эксперимент занял шесть лет, но данные ясно показали, что донорская почва направила бывшие сельскохозяйственные угодья к экосистеме, которая выглядела как первоисточник. Пастбищная почва создала лугопастбищные угодья, пустошь стала пустошью Снятие верхнего слоя почвы привело к более сильному воздействию донорской почвы, и экосистемы также быстрее восстановились.
Бейли, которая опубликовала свое собственное исследование в начале этого года о том, как изменение климата может повлиять на почвенные микробы, говорит, что эти результаты показывают не только влияние донорской почвы на восстановление экосистемы, но и то, как конкуренция между почвенными микробами может влиять на то, как растут растения. Вероятной причиной того, что прививки имели меньший эффект, когда верхний слой почвы не был удален, была конкуренция между существующими микробами и микробами в пересаженной почве.
«Микробы ведут себя удивительным образом, и нам нужно лучше понять, как они колонизируют почву и всех различных экологических процессов, которые эти микробы выполняют. Мы действительно понятия не имеем », - сказал Бэйли. Ученые до сих пор не знают, как и почему эти пересадки почвы работают, точно так же, как они действительно мало знают о том, почему пересадка фекалий настолько успешна у людей. Эта статья показывает, однако, что пересадка почвы действительно работает, говорит Бейли.
Фирер высоко оценил исследование, сказав, что оно «подчеркивает связь между почвой и здоровьем экосистемы, демонстрирует силу, которую может иметь изменение почвы», но также высказал предостережение. Исследователи, возможно, использовали гораздо меньшее количество почвы, чем предыдущие эксперименты, но все равно потребовалось бы огромное количество грязи, чтобы восстановить даже небольшие участки. Никто не может быть уверен, что в почве движет экологические изменения. Беземер и другие почвенные эксперты сходятся во мнении, что это почти наверняка микробы, но, учитывая сложность почвы, пока нельзя исключать или исключать ее.
Почва остается экологическим черным ящиком для ученых. Даже сейчас исследователи только начинают понимать, как микробы, которые мы даже не видим, могут потенциально формировать мир вокруг нас.
