土壌にも微生物叢があります| 科学| スミソニアン - 記事、食べ物、科学

風車や下駄、合法化された売春、マリファナの本拠地であるオランダは、集中的に耕作された農地の本拠地でもあります。オランダは人口が小さく、人口が多いため、彼は歴史的に彼の人々を養うために精通した農業者を必要としていました。しかし、自国の食料がどんどん少なくなるにつれて、政府は農民を買い取り、農地を荒野に戻す必要があります。

関連性のあるコンテンツ

あなたの果物と野菜に住んでいる161の細菌の家族の調査

数十年前にこのプログラムが始まったとき、オランダ生態学研究所の生物学者であるマーティン・ベゼマーによると、自然保護論者は植え付けをやめて土地を放置するか、土壌の最上層を剥ぎ取り砂質の土壌を露出させた要素。どちらのアプローチもあまり成功していません。健康な草地が定着するのをどれほど長く待っても、数十年にわたる高強度の農業の後に劣化した土壌は回復していなかったようです。

政府は、ベゼマーを採用して、復旧プロセスを加速させました。彼のグループは、劣化した土壌に健康な生態系からの泥を接種するプロセスの実験を開始しました。医師が健康な人の腸内微生物を病気の人に移植することで多くの腸の問題を治療できるように、ベゼマーのグループは健康な微生物を使用して病気の生態系を治療したいと考えました。

温室と小さな区画での彼らの最初の仕事は、オランダの修復プロセスの監督を手伝っていた政府の自然管理者であるマシエル・ボッシュに感銘を与えました。数年前、ボッシュは土地の新しい区画を受け取ったとき、彼はベゼマーに土壌微生物移植を大規模に試すように勧めました。

先月、 Nature Plants誌に結果が発表されました。草地やヒースからの小さな土壌接種が、どの植物がその地域に定着し、将来繁栄するかを決定するのに役立つことが明らかになりました。「適切な土壌がなければ、適切な植物を手に入れることはできません」とベゼマーは言います。

一握りの土をすくい上げます。手のひらに保持している汚れは、庭をearthうミミズから空中数百フィートの猛禽類まで、あなたの周りの生命の基盤を形成しています。しかし、土壌は単なる生命のない山の山ではありません。菌根として知られる植物の根に生息する共生菌は、植物が重要な栄養素を抽出するのを助けます。他の微生物は腐敗する植物や動物を分解し、植物が使用する材料を補充します。

歴史的に、科学者は土壌微生物がアジアから南アメリカに至るまで世界中で広く類似していると信じていましたが、最近の研究により、微生物集団は実際に超局所的であることが明らかになりました、とパシフィック・ノースウエスト国立研究所の微生物学者であるヴァネッサ・ベイリーは説明します。彼女がワシントン州のラトルスネーク山のatで研究している土壌は、実際には頂上の土壌とはかなり異なり、標高の変化はわずか3500フィートです。

科学者にとってこれが意味することは2つあります。ひとつには、土壌だけの微生物多様性はおそらく誰もが予想していたよりもはるかに大きいことを意味します。コロラド大学ボルダー校の微生物学者ノア・フィエラーは、次のように述べています。「5、10年前よりもはるかに詳細に微生物を記述するためのツールが用意されています。「セントラルパークの土壌微生物の80％はまだ説明されていません。考慮すべき多様性がたくさんあります。」

2番目の意味は、2つの異なる生態系は、近接している生態系であっても、土壌中に非常に異なる微生物が生息している可能性があるということです。植物は、その生理学に固有の何かのためではなく、土の中の共生微生物の種類のために、干ばつを生き残るかもしれない、とFiererは言った。種子を他の場所に植えると、バクテリアと真菌の適切な混合物なしでは発芽、成長、繁栄できないかもしれません。研究者がこれらの相互作用の深さと複雑さについてさらに学び始めたとき、ベゼマーは、農地を土着の生態系に戻すという母国の試みが失敗した理由を説明できることに気付きました。

適切な土壌があれば、このプロセスは機能する可能性があるとベゼマーは考えた。最初に、彼は土の卸売りを動かしてみました。ポットや温室での小規模なプロジェクトでは問題ありませんでしたが、土壌は重く、移動が難しいため、プロジェクトを拡大することは困難です。それでも、これらの初期の試験により、ベゼマーは、種が繁栄した他の生態系から採取した土壌に種子を植えた場合、種子がより良くなったことを示すのに十分なデータを提供しました。

植物がよりよく成長しただけでなく、移植された土壌は、在来種が定着する前に、雑草やその他の望ましくない植物が新しいシステムを支配するのを防ぎました。

Bezemerにとって、このアプローチの問題は必要な土壌の量でした。オランダ全土の農地を草地またはヒースランドに適切に転換するには、自然保護論者が効果的に健康な生態系からすべての土壌を取り除く必要があります。しかし、微生物が重要な要因である場合、多分彼は大量の汚れを必要としなかったでしょう。

どの微生物が重要でどのような量であるかを正確に誰も知らなかったので、ベゼマーは単に希望のエリアにバクテリアを振りかけることはできませんでした。しかし、彼は理論的には、おそらく少量の土壌にシステムを開始し、希望する経路に設定するのに十分な微生物が含まれていたと考えています。

一部のプロットでは、研究者は表土の古い層を取り除き、砂質の下層土を露出させました。しかし、他では、既存の表土をそのまま残しました。彼らはそれから草原またはヒースランドのいずれかからのセンチメートルまたは2つの土壌でそれを覆い、様々な種をsoき、待った。

実験には6年かかりましたが、データは明らかに、ドナーの土壌が元の農地を元の源のように見える生態系に向けたことを示しています。草原の土壌が草原を作り、ヒースはヒースになりました。表土を剥がすことにより、ドナーの土壌効果がより強くなり、生態系もより速く回復しました。

気候変動が土壌微生物にどのように影響するかについて自身の研究を発表したベイリーは、これらの結果は、生態系の回復に対するドナー土壌の影響だけでなく、土壌微生物間の競争が植物の成長方法にどのように影響するかを示していると述べています。表土が除去されなかった場合、接種が効果をほとんど持たなかった可能性のある理由は、既存の微生物と移植された土壌の微生物との間の競争でした。

「微生物は驚くほどの挙動を示します。微生物がどのように土壌に定着するか、これらの微生物が実行するさまざまな生態学的プロセスのすべてについて、よりよく理解する必要があります。ベイリーは言った。科学者たちは、なぜこれらの土壌移植がどのように、なぜ働くのかを知らない、ちょうど彼らがなぜ糞便移植が人間でそんなに成功するのかについて多くを知らないのと同じように。しかし、この論文は、土壌移植が実際に機能することを示しています、とベイリーは言います。

フィエラーはこの研究を賞賛し、「土壌と生態系の健康との関係を強調し、変化する土壌が持つ力を示している」と述べたが、同時に注意を喚起した。研究者は以前の実験よりもはるかに少ない土壌を使用したかもしれませんが、それでも小さな領域を復元するのに大量の土を必要とします。また、土壌中の何が生態学的変化を引き起こしているのか誰も確信できない。 Bezemerと他の土壌の専門家は、それがほぼ確実に微生物であることに同意しますが、土壌の複雑さを考えると、何も排除することはまだできません。

土壌は、科学者にとって生態系のブラックボックスのままです。今でも、研究者は、私たちが見ることさえできない微生物が、私たちの周りの世界をどのように形成するのかを理解し始めたばかりです。