Исследование раскрывает глобальные закономерности и движущие силы сукцессии почвенных микробов

Экологи долгое время изучали, как биологические сообщества формируются после нарушений — процесс, известный как экологическая сукцессия. Понимание динамики почвенных микробов, самых многочисленных организмов на Земле, остаётся сложной задачей.

"Сложность и разнообразие почвенных микробов чрезвычайно затрудняют определение их глобальных сукцессионных паттернов и факторов, которые ими движут", — заявил профессор Чжан Кэжун из Уханьского ботанического сада (WBG) Китайской академии наук (CAS).

Исследовательская группа из WBG под руководством профессора Чжана обнаружила доказательства, подтверждающие универсальность конвергенции микробных сообществ в ходе сукцессии, независимо от её типа или исходных условий окружающей среды. Их выводы были недавно опубликованы в журнале Global Change Biology.

Исследователи проанализировали исходные данные секвенирования более чем 5000 почвенных образцов, собранных по всему миру, используя стандартизированный биоинформатический пайплайн. Их целью было отследить микробную сукцессию после как естественных, так и антропогенных нарушений.

Результаты показали, что, несмотря на различия в типе сукцессии и начальных условиях, почвенные микробные сообщества последовательно демонстрировали сильную тенденцию к конвергенции. Эта конвергенция измеряется устойчивым снижением "композиционного несходства" между микробными группами по мере прогрессирования сукцессии. Команда также установила, что этот конвергентный процесс обусловлен направленной заменой видов — сдвигом, напрямую связанным с изменениями свойств почвы с течением времени.

Кроме того, исследователи обнаружили, что ключевые механизмы, формирующие микробную сукцессию, динамичны во времени. На ранних стадиях сукцессии β-разнообразие почвенных микробов (метрика, количественно оценивающая композиционное несходство между сообществами) в основном определяется добавлением новых видов. Однако по мере развития сукцессии β-разнообразие всё больше регулируется заменой видов.

Это исследование восполняет пробел в существующих знаниях о сукцессии почвенных микробов, подтверждая ключевое предсказание классических макроэкологических моделей: универсальность конвергенции сообществ, отметили исследователи.