Як мікроби можуть уповільнити глобальне потепління

Здається, нарешті є засіб, який, крім ефективного, насправді дуже цікавий. Йдеться про a мікробіо із замовлення Метаносарциналес, яке було знайдено групою дослідників з Університету РадБуда в Нідерландах та Інституту морської мікробіології Макса Планка в Бремені, Німеччина, які підготували дослідження, опубліковане в журнал Праці Національної академії наук.

Дуже цікава знахідка, яка, без сумніву, може представляти собою до і після боротьби з наслідками, які може призвести глобальне потепління.

Дослідники вже підозрювали, що є мікроб, який може їсти не тільки метан, але й залізо, але до цього часу вони його не знайшли. На щастя, вони виявили арку, яка використовує залізо для перетворення метану в вуглекислий газ. Роблячи це, він зменшує кількість заліза, доступного іншим бактеріям, таким чином ініціюючи енергетичний каскад, який впливає на залізо-метановий цикл і викиди метану. Крім того, це відкриття є частиною контексту поточних досліджень зв'язок між грибами та глобальним потеплінням.

І як би цього було недостатньо, ці археї можуть перетворити нітрат в амоній, який є їжею бактерій анамнокс, які перетворюють аміак в азот... Без використання кисню! Це особливо актуально для очищення стічних вод, як наголосив Боран Картал, мікробіолог з Інституту Макса Планка, який додав:

«Біореактор, що містить анаеробний метан і мікроорганізми, що окислюють амоній, можна використовувати для одночасного перетворення амонію, метану і окисленого азоту в стічних водах в газоподібний азот і вуглекислий газ, які мають набагато нижчий потенціал глобального потепління».

Хоча вони знали про існування цих залежних від заліза окислювачів метану, вони не змогли їх виділити. Однак їм вдалося знайти їх у власній колекції зразків, і тепер вони можуть бути використані для стримування глобального потепління.

Мікроби є важливим ресурсом у боротьбі зі зміною клімату та глобальним потеплінням. Зі своїм здатність метаболізувати різні сполуки, включаючи парникові гази, ці мікроорганізми стають важливими союзниками у зменшенні шкідливих викидів.

Вирішальна роль мікробів у захопленні вуглецю

Оскільки люди намагаються боротися з наслідками зміни клімату, можливо, настав час звернутися до мікробів як нашого вирішального вирішення проблеми глобального потепління. Мікроби відповідальні за багато історичних змін навколишнього середовища, які сформували Землю. Ці крихітні генератори життя вижили мільярди років, і майбутні дослідження можуть дати відповіді, які ми шукали весь час. Крім того, дослідження в вплив зміни клімату на мікроби стає все більш актуальним.

Мікроби, включаючи бактерії та гриби, мають вирішальне значення для підтримки a здоровий грунт і боротися зі зміною клімату. Ключовим елементом у цьому контексті є секвестрація вуглецю. Ґрунтові мікроби необхідні для поглинання вуглецю. Деякі бактерії та водорості перетворюють діоксид вуглецю в органічну речовину, яка потім зберігається в ґрунті. Це допомагає видалити надлишок вуглекислого газу з атмосфери, пом’якшуючи наслідки глобального потепління.

Деякі з основних ґрунтових мікробів, які беруть участь у поглинанні вуглецю:

• Мікоризні гриби: Ці гриби формують взаємозв’язки з корінням рослин, допомагаючи їм поглинати поживні речовини та воду з ґрунту. Вони теж відіграють свою роль роль в поглинанні вуглецю за рахунок збільшення кількості вуглецю, що зберігається в ґрунті.
• Актинобактерії: Відомо, що ці бактерії розкладають рослинний опад та інші органічні речовини, вивільняючи діоксид вуглецю в процесі. Вони також відіграють важливу роль у поглинанні вуглецю, виробляючи органічні сполуки, які допомагають стабілізувати органічну речовину ґрунту.
• Rhizobia: Ці бактерії встановлюють симбіотичні стосунки з бобовими, фіксуючи азот з повітря та роблячи його доступним для рослин. Цей процес також сприяє збільшенню кількості вуглецю, що зберігається в ґрунті.
• Арбускулярні мікоризні гриби: Ці гриби формують симбіотичні відносини з широким спектром видів рослин і відіграють ключову роль у поглинанні вуглецю, збільшуючи кількість вуглецю, що зберігається в ґрунті.
• Протеобактерії: Ці бактерії розкладають рослинний опад та інші органічні речовини, вивільняючи вуглекислий газ. Однак вони також можуть зіграти свою роль роль в поглинанні вуглецю виробляючи сполуки, які допомагають стабілізувати органічні речовини ґрунту.

Мікроби та кругообіг азоту

Азот є важливою поживною речовиною для росту рослин, але він повинен бути в належній формі, щоб рослини могли його використовувати. Грунтові мікроби відіграють фундаментальну роль в циклі поживних речовин. Вони розкладають органічні речовини, такі як мертві рослини та тварини, і виділяють необхідні поживні речовини в ґрунт. Рослини можуть поглинати ці поживні речовини та використовувати їх для свого росту та розвитку.

Наприклад, азотфіксуючі бактерії, такі як Rhizobium, перетворюють атмосферний азот у форму, яку можуть використовувати рослини, таку як аміак або нітрит. Цей процес, який називається фіксацією азоту, необхідний для росту багатьох рослин, оскільки азот є важливим компонентом білків та інших клітинних структур. Взаємодія мікробів із циклом азоту життєво важлива для здоров’я ґрунту та екосистеми.

Ось деякі з ключових мікробів, які беруть участь у циклі азоту:

• Азотфіксуючі бактерії: Ці бактерії, такі як ризобії y Азотобактер, може перетворювати атмосферний азот у форму, придатну для використання рослинами. Цей процес, який називається фіксацією азоту, необхідний для росту рослин і здоров’я екосистеми.
• Аміакоокислюючі бактерії: Ці бактерії, такі як Nitrosomonas y Нітрозококи, перетворюють аміак на нітрит, який є проміжною формою азоту.
• Нітритоокислюючі бактерії: Ці бактерії, такі як Нітробактер, перетворюють нітрит на нітрат, який є іншою проміжною формою азоту.
• Денітрифікуючі бактерії: Ці бактерії, такі як Pseudomonas y Паракок, вони перетворюють нітрат назад на газоподібний азот, який викидається в атмосферу.

Мікроби та ріст рослин

Грунтові мікроби відіграють фундаментальну роль у рості рослин. Вони розкладають органічні речовини, забезпечують поживними речовинамисприяють розвитку коренів і захищають від хвороб. Інші мікроби та гриби допомагають розщеплювати складні органічні молекули, такі як целюлоза та лігнін, на простіші сполуки, які можуть використовувати рослини. Цей процес, відомий як розкладання, повертає в ґрунт різні поживні речовини, такі як вуглець, азот, фосфор і сірка. Грунтові мікроби також виробляють багато вітаміни та інші сполуки, які сприяють росту та поглинаються рослинами. Наприклад, ґрунтові бактерії виробляють вітамін B12, необхідний для росту та розвитку рослин.

Деякі ґрунтові мікроби, наприклад мікоризні гриби, утворюють симбіотичні стосунки з корінням рослин. Ці гриби сприяють поліпшенню стану водопоглинання і поживні речовини через коріння рослин, що сприяє їх росту та розвитку. Грунтові мікроби також можуть допомогти захистити рослини від хвороб. Наприклад, певні бактерії виробляють антибіотики, які можуть вбивати або пригнічувати ріст патогенних мікробів, таких як бактерії та гриби, які викликають хвороби рослин. Взаємодія між мікробами та рослинами є ключовим фактором стійкості сільського господарства.

Кругообіг поживних речовин і його значення

Цикл поживних речовин допомагає ґрунту. На додаток до азоту, ґрунтові мікроби допомагають кругообігу інших поживних речовин. необхідні поживні речовини, такі як фосфор і калій, що робить їх доступними для росту рослин. Цей процес, відомий як кругообіг поживних речовин, допомагає підтримувати здоров’я та родючість ґрунту.

Ось деякі з ключових мікробів, які беруть участь у кругообігу поживних речовин:

• Розкладачі: Ці мікроби, такі як гриби та бактерії, розкладають мертву органічну речовину та переробляють її поживні речовини назад у ґрунт.
• Фосфорсолюбілізуючі бактерії: Ці бактерії, такі як бацила y Pseudomonas, може переробляти фосфор із нерозчинних джерел, роблячи його доступним для рослин та інших організмів.
• Сіроокислювальні бактерії: Ці бактерії, такі як Thiobacillus y Бегіатоа, відіграють вирішальну роль у кругообігу сірки, окислюючи сполуки сірки, роблячи сірку доступною для інших організмів в екосистемі.

Зменшення забруднення ґрунту

Грунтові мікроби можуть зменшити вашу забруднення. Багато промислових процесів і споживчих товарів виділяють шкідливі хімічні речовини в навколишнє середовище, забруднюючи ґрунт. Але деякі ґрунтові мікроби можуть розщеплювати ці забруднення, допомагаючи очистити забруднений ґрунт і захистити екосистему. Важливо також враховувати, як забруднення впливає на природні біогеохімічні цикли.

Коли відходи розкладаються, вони виділяють метан, ще один потужний парниковий газ. Метан є сильним парниковим газом, який сприяє глобальному потеплінню та може негативно вплинути на зусилля з уловлювання вуглецю.

Деякі мікроби, зокрема певні типи архей і бактерій, беруть участь у виробництві метану. Прикладом цього є метаногенні археї. Ці мікроби відповідають за більшу частину виробництва метану в анаеробних середовищах, таких як водно-болотні угіддя, рисові поля та травний тракт жуйних. Вони виробляють метан як побічний продукт своєї метаболічної діяльності, яка включає розкладання органічних речовин. Таким чином, стає актуальним дослідити, як забруднення впливає на біогеохімічні цикли Землі.

Виробництво метану цими мікробами може вивільнити значну кількість газу в атмосферу, що може негативно вплинути на клімат і зусилля з поглинання вуглецю. Однак важливо зазначити, що не всі мікроби, які беруть участь у виробництві метану, шкідливі. Деякі мікроби, наприклад ті, що беруть участь у виробництві біогазу, можна використовувати для виробництва відновлюваної енергії, одночасно зменшуючи викиди парникових газів.

Мікробіом і здоров'я ґрунту

Здоровий мікробіом ґрунту необхідний для підтримки здоров’я ґрунту та сприяння сталому сільському господарству. Мікроби відіграють вирішальну роль у здоров’ї мікробіомів ґрунту кількома способами:

• Розкладання: Мікроби, такі як гриби та бактерії, розкладають мертву органічну речовину та переробляють її поживні речовини назад у ґрунт, підтримуючи ріст рослин та інших організмів.
• Поживний цикл: Мікроби відіграють ключову роль у кругообігу основних елементів, таких як вуглець, азот, фосфор і сірка, в екосистемі. Це допомагає підтримувати баланс поживних речовин у ґрунті та робить їх доступними для рослин та інших організмів.
• Структура грунту: Мікроби, такі як мікоризні гриби, можуть допомогти покращити структуру ґрунту, утворюючи мережі гіф, які зв’язують частинки ґрунту. Це може допомогти покращити утримання води, зменшити ерозію та покращити загальний стан ґрунту.
• Придушення захворювання: Мікроби можуть допомогти придушити хвороби рослин, конкуруючи з патогенами за ресурси, виробляючи антибіотики та сприяючи здоровому росту коренів.
• Контроль шкідників: Мікроби можуть відігравати важливу роль у боротьбі зі шкідниками, виробляючи токсини, токсичні для комах та інших шкідників, і сприяючи зростанню рослин, стійких до шкідників.

Біологічне тестування ґрунту є життєво важливим для розуміння здоров’я ґрунту та ролі мікробіому у рослинництві. Biome Makers пропонує біологічний аналіз ґрунту під назвою BeCrop Test. Тест BeCrop практичний для фермерів, оскільки цей біологічний аналіз ґрунту показує заблоковані шляхи поживних речовин, мікробне різноманіття, взаємозв’язок між грибами та бактеріями, виявлення ризику захворювання, а також вироблення гормонів і адаптацію до стресу. Маючи ці дані, фермери можуть подати заявку добрив або біопрепаратів точніше діагностувати конкретні проблеми, заощаджуючи час і гроші, підвищуючи врожайність і якість.

Мікроби і хвороби

На передачу та поширення патогенних мікроорганізмів, швидкість їх розмноження та виживання в навколишньому середовищі значною мірою впливають кількість опадів, відносна вологість, температура, солоність і вітер. Зміна клімату також може вплинути на появу та поширення інфекційні захворювання як у морському, так і в наземному середовищі. Це також може впливати на здоров'я екосистем, аспект, який заслуговує на увагу, особливо в контексті вплив глобального потепління на здоров'я.

Наприклад, існує зв’язок між підвищенням температури поверхні моря та захворюваннями коралів: потепління океану може змінити мікробіоту коралів, сприяючи виникненню певних захворювань. Підкислення океану може призвести до пошкодження тканин у риб, послаблення їх імунної системи та сприяння вторгненню патогенних бактерій. Щось подібне відбувається з амфібіями, коли температура підвищується. На наземному рівні багато збудників хвороб рослин і сільськогосподарських культур чутливі до змін температури та на них впливає клімат.

Зростання резистентності до антибіотиків серед деяких збудників хвороб людини також було пов’язане зі зміною клімату. Було припущено, що підвищення температури може сприяти горизонтальному перенесенню генів резистентності та збільшенню швидкості росту патогену. Трансмісивні патогени, такі як комарі та кліщі, що передаються через їжу, повітря або воду, можуть бути особливо сприйнятливими до впливу зміни клімату.

Інновації в мікробній біотехнології

Мікробна біотехнологія може надати інноваційні рішення для більш сталого розвитку. Ведуться дослідження з генетичного маніпулювання мікроорганізмами, щоб збільшити їхню здатність зменшувати N.₂від O до N₂ атмосферний, щоб нейтралізувати викиди цього газу; Маніпулюйте мікробіотою рубця, щоб зменшити виробництво CH₄; використовувати мікроорганізми для виробництва біопалива та зменшити використання викопного палива; або нещодавня трансформація бактерії для споживання CO₂.

Немає сумніву, що зміна клімату може вплинути на швидкість, з якою мікроби трансформують азот та інші біогеохімічні цикли. Тому вкрай важливо зрозуміти вплив мікроорганізмів на екосистеми та те, як на них, у свою чергу, впливає зміна клімату.

Протягом багатьох років дослідження показали, що ці мікроорганізми необхідні не лише для здоров’я ґрунту та сільського господарства, а й для глобальне здоров'я планети, діючи як регулятори клімату та функціонуючи як природні фільтри парникових газів.