研究发现只有少数几类常见的细菌消耗了土壤中的大部分碳

科学家们可以通过一种叫做定量稳定性同位素探针技术(qSIP)的工具来获取有关土壤微生物的宝贵数据。这种工具揭示了群落中细菌的身份,以及它们是否在使用营养物质或正在生长。在一项新的qSIP研究中,科学家们发现,在许多土壤环境中,只有少数类型的细菌使用了一半以上的可用碳。尽管是数千种物种的家园,但只有三到六组细菌对几个被测试的土壤中发生的大部分碳使用负责。

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土壤中的碳含量是地球上所有植被的两倍。为了了解未来的气候动态,科学家必须预测微生物活动如何在土壤中储存碳或将其作为二氧化碳释放。通过了解社区中哪些细菌负责重要的生态系统功能,如碳循环,科学家可以将未来的研究集中在这些关键的细菌群体上。这项研究也有助于拓展更广泛的微生物学领域。

北亚利桑那大学和美国太平洋西北国家实验室的研究人员分析了土壤样本,跟踪18O标记的水中的氧气,以观察哪些物种将其纳入它们的DNA。这种吸收代表着生长,可以用来模拟细菌如何有效地消耗土壤中的碳。

当模型包括了细菌的细节(具体而言,分类学特异性、基因组大小和生长),它比只看每个细菌群的丰度的模型更准确地预测了测量的二氧化碳。

研究人员观察到,只有几个属产生了土壤中释放的大部分二氧化碳。这些细菌包括Bradyrhizobium, Acidobacteria RB41, 和Streptomyces。这些细菌比数量较少的物种更善于利用现有的土壤碳以及添加到土壤中的营养物质。当碳和氮被添加到土壤中时,主要的细菌物种巩固了它们对养分的控制,吞噬了更多的养分,并且相对于土壤中的其他分类群生长得更快。

该研究确定了数千种独特的生物和数百个不同的属,但只有六组细菌占了碳使用量的50%以上。活动的集中度在养分增加的土壤中甚至更加明显,在那里,只有三组细菌负责超过一半的碳使用。

这项研究为管理土壤肥力和在地球系统和气候模型中更好地代表关键的细菌过程提供了见解。

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