Holandia, w której znajdują się wiatraki i chodaki, zalegalizowana prostytucja i marihuana, jest także domem dla intensywnie uprawianych gruntów uprawnych. Niewielki rozmiar i duża populacja Holandii sprawiły, że kraj, którego historycznie potrzebowali, bystrzy rolnicy, aby wyżywić swoich mieszkańców. Ale ponieważ rośnie coraz mniej własnej żywności, rząd musi wykupić rolników, aby przywrócić ziemię uprawną do bardziej dzikiego stanu.
powiązana zawartość
- Badanie 161 rodzin bakterii żyjących na owocach i warzywach
Kiedy ten program rozpoczął się kilkadziesiąt lat temu, według Martijna Bezemera, biologa z holenderskiego Instytutu Ekologii, konserwatorzy przyrody po prostu przestaliby sadzić i pozwolili ziemi pozostać, lub usunęli górną warstwę gleby i pozostawili piaszczyste podłoże narażone na działanie elementy. Żadne z tych podejść nie odniosło dużego sukcesu. Wydawało się, że bez względu na to, jak długo czekali na zajęcie zdrowych użytków zielonych, gleba zdegradowana po dziesięcioleciach intensywnego rolnictwa nie odradzała się.
Rząd zwerbował Bezemera do przyspieszenia procesu przywracania. Jego grupa rozpoczęła eksperymenty z procesem zaszczepiania zdegradowanych gleb brudem ze zdrowych ekosystemów. Podobnie jak lekarze mogliby leczyć wiele problemów jelitowych poprzez przeszczepianie drobnoustrojów jelitowych od zdrowej osoby do chorej, grupa Bezemera chciała wykorzystać zdrowe drobnoustroje do leczenia chorego ekosystemu.
Początkowa praca w szklarniach i na małych działkach zrobiła wrażenie na Machiel Bosch, zarządzającym naturą w rządzie, który pomagał nadzorować proces renowacji w Holandii. Kilka lat temu, kiedy Bosch otrzymał nową działkę, zaprosił Bezemera do wypróbowania swoich mikrobiologicznych przeszczepów gleby na większą skalę.
Wyniki zostały niedawno opublikowane w zeszłym miesiącu w czasopiśmie Nature Plants, ujawniając, że małe szczepienia gleby z użytków zielonych lub wrzosowisk mogą pomóc w określeniu, które rośliny będą kolonizować ten obszar i będą się dobrze rozwijać w przyszłości. „Nie otrzymujesz odpowiednich roślin, jeśli nie masz odpowiedniej gleby”, mówi Bezemer.
Zbierz garść ziemi. Brud, który trzymasz w dłoniach, stanowi podstawę życia wokół ciebie, od dżdżownic pełzających po twoim ogrodzie po ptaki drapieżne setki stóp w powietrzu. Ale gleba to nie tylko martwa kupa ziemi. Grzyby symbiotyczne żyjące w korzeniach roślin - znane jako mikoryza - pomagają roślinom wydobywać niezbędne składniki odżywcze. Inne drobnoustroje rozkładają rozkładające się rośliny i zwierzęta, uzupełniając materiały wykorzystywane przez rośliny.
Historycznie naukowcy uważali, że drobnoustroje glebowe są zasadniczo podobne na całym świecie, od Azji po Amerykę Południową. Najnowsze prace ujawniły jednak, że populacje drobnoustrojów są w rzeczywistości hiperlokalne, wyjaśnia Vanessa Bailey, mikrobiolog z Pacific Northwest National Labs. Gleba, którą ona studiuje u podnóża góry Grzechotnik w stanie Waszyngton, w rzeczywistości różni się znacznie od gleby na szczycie, ze zmianą wysokości zaledwie 3500 stóp.
Dla naukowców oznacza to podwójnie. Po pierwsze, oznacza to, że różnorodność drobnoustrojów w samej glebie jest prawdopodobnie znacznie większa niż ktokolwiek się spodziewał. „Mamy teraz narzędzia do opisywania drobnoustrojów o wiele bardziej szczegółowo niż nawet pięć czy dziesięć lat temu”, powiedział Noah Fierer, mikrobiolog z University of Colorado w Boulder. „Jednak 80 procent drobnoustrojów glebowych w Central Parku jest nadal nieopisanych. Istnieje wiele różnorodności, z którymi należy się liczyć. ”
Drugą implikacją jest to, że dwa różne ekosystemy, nawet te znajdujące się w pobliżu, mogą mieć bardzo różne drobnoustroje żyjące w glebie. Fierer powiedział, że roślina może przetrwać suszę nie z powodu czegoś związanego z jej fizjologią, ale z powodu asortymentu symbiotycznych drobnoustrojów w ziemi. Zasiej nasiona w innym miejscu, a może nie być w stanie kiełkować, rosnąć i rozwijać się bez odpowiedniej mieszanki bakterii i grzybów. Gdy naukowcy zaczęli dowiadywać się więcej o głębi i złożoności tych interakcji, Bezemer zdał sobie sprawę, że to może wyjaśnić, dlaczego jego ojczyzna próbował odzyskać pola uprawne do rodzimych ekosystemów.
Bezemer uważał, że proces ten mógłby się udać, gdyby istniała odpowiednia gleba. Początkowo próbował hurtowo przenieść ziemię. Nie stanowiło to problemu w przypadku małych projektów w doniczkach i szklarniach, ale skalowanie wszelkich projektów byłoby trudne, ponieważ gleba jest ciężka i trudna do przenoszenia. Mimo to te wczesne próby dały Bezemerowi wystarczającą ilość danych, aby wykazać, że nasiona radziły sobie lepiej, gdy zostały zasadzone w glebie pobranej z innych ekosystemów, w których te gatunki kwitły.
Rośliny nie tylko rosły lepiej, ale przeszczepiona gleba zapobiegała również dominacji nowego systemu przez chwasty i inne niechciane rośliny, zanim gatunki rodzime zdążyły się utrzymać.
Dla Bezemera problemem związanym z tym podejściem była ilość potrzebnej gleby. Aby odpowiednio przekształcić pola uprawne w trawę lub wrzosowiska w całej Holandii, obrońcy przyrody musieliby skutecznie usunąć całą glebę ze zdrowych ekosystemów. Ale jeśli drobnoustroje były ważnym czynnikiem, to może nie potrzebował ogromnych ilości brudu.
Ponieważ nikt nie wiedział dokładnie, jakie drobnoustroje są ważne i w jakich ilościach, Bezemer nie mógł po prostu posypać bakterii na pożądany obszar. Teoretycznie jednak być może niewielkie ilości gleby zawierały wystarczającą liczbę drobnoustrojów, aby uruchomić system i ustawić go na pożądanej ścieżce.
Na niektórych poletkach naukowcy usunęli starą warstwę wierzchniej warstwy gleby i odsłonili piaszczyste podłoże. W innych jednak pozostawili nienaruszoną istniejącą warstwę wierzchnią. Następnie przykryli go centymetrem lub dwoma glebami z użytków zielonych lub wrzosowisk, zasiali różne nasiona i czekali.
Eksperyment trwał sześć lat, ale dane wyraźnie wykazały, że gleba dawcy skierowała dawne grunty rolne w stronę ekosystemu, który wyglądał jak oryginalne źródło. Gleba użytków zielonych stworzyła użytki zielone, wrzosowiska stały się wrzosowiskami. Usunięcie wierzchniej warstwy gleby pozwoliło uzyskać silniejszy wpływ na glebę dawcy, a ekosystemy również szybciej się odrodziły.
Bailey, która opublikowała w tym roku swoje własne badanie na temat wpływu zmian klimatu na mikroby glebowe, mówi, że wyniki te pokazują nie tylko wpływ gleby dawcy na odbudowę ekosystemu, ale także wpływ konkurencji między mikroorganizmami glebowymi na rozwój roślin. Prawdopodobnym powodem, dla którego szczepienia miały mniejszy wpływ, gdy nie usunięto wierzchniej warstwy gleby, była konkurencja między istniejącymi drobnoustrojami a tymi w przeszczepionej glebie.
„Mikroby zachowują się w zaskakujący sposób i potrzebujemy lepszego zrozumienia, w jaki sposób kolonizują one glebę oraz wszystkich różnych procesów ekologicznych, które przeprowadzają te mikroby. Naprawdę nie mamy pojęcia - powiedział Bailey. Naukowcy wciąż nie wiedzą, jak i dlaczego te przeszczepy gleby działają, tak jak naprawdę nie wiedzą zbyt wiele o tym, dlaczego przeszczepy kału są tak skuteczne u ludzi. Ten artykuł pokazuje jednak, że przeszczepy gleby faktycznie działają, mówi Bailey.
Fierer pochwalił badanie, mówiąc, że „uwypukla ono powiązania między glebą a zdrowiem ekosystemu, pokazując siłę, jaką może mieć zmieniająca się gleba”, ale również zwrócił uwagę na ostrożność. Naukowcy mogli zużyć znacznie mniej gleby niż poprzednie eksperymenty, ale przywrócenie nawet niewielkich obszarów wymagałoby ogromnych ilości brudu. Nikt też nie może być pewien, co w glebie powoduje zmiany ekologiczne. Bezemer i inni eksperci od gleby zgadzają się, że prawie na pewno są to drobnoustroje, ale biorąc pod uwagę złożoność gleby, nic nie można wykluczyć ani wykluczyć.
Gleba pozostaje ekologiczną czarną skrzynką dla naukowców. Nawet teraz naukowcy dopiero zaczynają rozumieć, w jaki sposób drobnoustroje, których nawet nie widzimy, mogą potencjalnie kształtować otaczający nas świat.
