15 Міжнародна дослідницька група виявила, що бактеріальні та грибкові спільноти ґрунту демонструють кардинально різні реакції на урбанізацію, при цьому бактерії схильні до гомогенізації, а гриби зберігають спеціалізовані адаптації в міських середовищах, що має важливі наслідки для підтримки функціональної стійкості екосистем в урбанізованому світі.
Нове дослідження, опубліковане 21 березня 2025 року в журналі Environmental Science and Ecotechnology, проливає світло на маловивчені аспекти мікробної екології в міських ландшафтах. Науковці з Шанхайського університету Цзяо Тун та Університету Гельсінкі вперше проаналізували функціональні характеристики ґрунтових мікроорганізмів у міських середовищах трьох різних кліматичних зон. Попередні екологічні дослідження зосереджувалися переважно на впливі урбанізації на макроорганізми, залишаючи значну прогалину в розумінні мікробних реакцій.
Мікроорганізми відіграють фундаментальну роль у підтримці здоров’я екосистем через їхній внесок у кругообіг поживних речовин і розкладання органічної речовини. Розуміння їхньої реакції на урбаністичний тиск має вирішальне значення для прогнозування майбутніх екологічних змін і розробки стратегій збереження функціональності екосистем.
Дослідницька група вивчала мікробні спільноти ґрунту вздовж градієнта урбанізації – від непорушених лісів до міських парків різного віку – у бореальних, помірних і тропічних біомах. Цей всеосяжний підхід дозволив виявити універсальні закономірності в мікробних реакціях на урбанізацію.
Контрастні адаптивні стратегії бактерій і грибів
Результати дослідження виявили разючі відмінності між бактеріальними та грибковими спільнотами. Бактеріальні угруповання стають все більш однорідними в міському середовищі, а їхня середня схожість зростає з 79% у природних лісах до 85% у молодих міських парках. Ця гомогенізація свідчить про подібні селективні тиски в міських середовищах незалежно від кліматичної зони.
На противагу цьому, грибкові угруповання демонструють значно більшу спеціалізацію і стійкість до гомогенізації. Вони зберігають унікальні функціональні особливості, пов’язані з їхнім специфічним середовищем і кліматичним регіоном. Така поведінка відображає фундаментальні біологічні відмінності між цими двома групами мікроорганізмів.
Аналіз показав, що близько 90% бактерій у міських ґрунтах є універсалами, здатними процвітати в різноманітних умовах. Натомість 83% грибів виявились вузькими спеціалістами, добре пристосованими до конкретного середовища. Ця розбіжність пояснюється еволюційними особливостями: бактерії характеризуються швидшою адаптацією завдяки коротшому часу зміни поколінь і горизонтальному перенесенню генів.
Доктор Нан Хуї, автор дослідження, підкреслює значущість цих відмінностей: “Урбанізація є потужною силою, що змінює мікробні спільноти ґрунту, але бактерії та гриби реагують на неї разюче по-різному. Бактерії швидко адаптуються до міських умов, тоді як гриби зберігають свою екологічну спеціалізацію, що підкреслює складний взаємозв’язок між мікробною адаптацією та стійкістю екосистем”.
Функціональна стійкість і практичне застосування результатів
Незважаючи на різні адаптивні стратегії, дослідження виявило, що бактерії та гриби підтримують критичні екологічні функції завдяки функціональним особливостям, що перекриваються. Ця функціональна надлишковість створює екологічну страховку, забезпечуючи продовження важливих процесів ґрунту, таких як кругообіг вуглецю та поживних речовин, навіть за умов урбаністичного стресу.
Отримані результати мають важливе значення для міського планування та екологічного менеджменту. Розуміння мікробних реакцій на урбанізацію може допомогти у розробці стратегій створення міських зелених зон, які краще підтримують здоров’я ґрунту та біорізноманіття.
Стійкість мікробних спільнот має вирішальне значення для забезпечення ключових екосистемних послуг у міських середовищах. Дослідження припускає, що, незважаючи на порушення, спричинені урбанізацією, ґрунтові мікробні спільноти зберігають функціональну стійкість завдяки надлишковості своїх екологічних ролей.
Майбутні дослідження можуть зосередитися на вивченні того, як практики міського управління впливають на мікробне різноманіття. Це включає дослідження впливу внесення змін до ґрунту або стратегічного вибору рослинності на мікробні угруповання. Такі знання можуть сприяти розробці екологічно обґрунтованих підходів до міського озеленення, що підтримують здорові та функціональні ґрунтові екосистеми.
