Антибиотики в животноводстве и повышение температуры разрушают сообщества почвенных микробов

Почвы являются домом для разнообразных микробных сообществ, которые циклируют питательные вещества, поддерживают сельское хозяйство и улавливают углерод, что является важной услугой для смягчения последствий изменения климата. Во всем мире около 80% земных запасов углерода находятся в почвах. Из-за потепления климата и другой деятельности человека, влияющей на почвенные микроорганизмы, этот важный поглотитель углерода находится под угрозой.


Новое исследование, проведенное Джейн Лукас, экологом из Института экосистемных исследований Кэри, изучило интерактивное воздействие повышения ы и общего антибиотика домашнего скота на почвенных микробов. Исследовательская группа обнаружила, что тепло и антибиотики разрушают микробные сообщества почвы, снижая эффективность почвенных микробов, устойчивость к будущим стрессам и способность улавливать углерод. Работа, которая теперь доступна в Интернете, будет опубликована в декабрьском номере журнала. Биология и биохимия почвы.

Лукас говорит: «В большинстве исследований здоровья почвы изучается только один фактор стресса. Здесь мы хотели изучить влияние одновременного повышения температуры и антибиотиков, чтобы понять, как два усиливающихся фактора стресса влияют на почвы».

Моненсин был выбран потому, что это распространенный антибиотик, который все чаще используется на фермах крупного рогатого скота. Моненсин недорог, прост в применении, не требует ветеринарных указаний по кормам и не используется в лекарствах для людей. Как и многие антибиотики, Монензин плохо метаболизируется; большая часть антибиотика остается биологически активной, когда попадает в окружающую среду с отходами животноводства.

Команда собрала образцы почвы прерий с заповедных земель в северном Айдахо, где не было выпаса скота. Растительный покров на месте сбора, в первую очередь высокотравные прерии, представляет собой типичное пастбище домашнего скота – без использования отходов скота.

Образцы почвы обрабатывались либо высокой дозой, либо низкой дозой, либо отсутствием дозы антибиотика; их нагревали при трех различных температурах и оставляли инкубироваться на 21 день. Проверенные температуры (15, 20 и 30 ° C) представляют сезонные колебания плюс прогноз потепления в будущем. Для каждой обработки команда отслеживала дыхание почвы, кислотность, состав и функцию микробного сообщества, круговорот углерода и азота и взаимодействие между микробами.

Они обнаружили, что с повышением температуры и добавлением антибиотиков бактерии разрушаются, что позволяет грибам доминировать и гомогенизироваться, что приводит к уменьшению общего количества микробов и уменьшению микробного разнообразия в целом. Сами по себе антибиотики увеличивают биодоступный углерод и снижают эффективность микробов. Одно лишь увеличивало дыхание почвы и растворение органического углерода. Увеличение этих лабильных углеродных пулов может привести к снижению способности долгосрочного хранения углерода.

Лукас говорит: «Мы увидели реальные изменения в сообществах почвенных микробов как при низких, так и при высоких дозах добавок. Повышение температуры усугубляло эти эффекты антибиотиков, с отдельными микробными сообществами, появляющимися при каждой проверенной температуре. Внутри этих сообществ мы увидели уменьшение разнообразия и уменьшение количества микроорганизмов. Эти изменения могут снизить устойчивость почв к будущим стрессам.

Мы также обнаружили, что тепло и антибиотики увеличивают микробное дыхание, снижая эффективность. По сути, микробам приходится усерднее работать, чтобы выжить, когда они находятся в жаркой среде, насыщенной антибиотиками. Это похоже на то, как легче пройти милю при 70 градусах, чем милю при 95 градусах. Снижение микробной эффективности может привести к тому, что почвы будут накапливать меньше углерода в долгосрочной перспективе ».