Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων χαρτογράφησε για πρώτη φορά το περιβαλλοντικό μικροβίωμα μιας ολόκληρης χώρας, δημιουργώντας έναν-άτλαντα μικροβιακής ζωής υψηλής ανάλυσης σε όλη τη Δανία. Το έργο, με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Aalborg με συνεισφορές από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, ανέλυσε περισσότερα από 10.000 δείγματα εδάφους και περιβάλλοντος σε εθνικό επίπεδο και δημοσιεύτηκε στοΦύσηκάτω από τον τίτλοΜικροχλωρίδα Danica.
Τα δείγματα συλλέχθηκαν σε μέση χωρική ανάλυση περίπου τεσσάρων τετραγωνικών χιλιομέτρων, παράγοντας αυτό που οι ερευνητές περιγράφουν ως μια άνευ προηγουμένου επισκόπηση της μικροβιακής ποικιλότητας και λειτουργίας της χώρας. Το σύνολο δεδομένων παρέχει πληροφορίες για το πώς οι μικροοργανισμοί ανταποκρίνονται στη χρήση γης, τη γεωργία και τις περιβαλλοντικές διαταραχές σε εθνική κλίμακα.
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης έπαιξαν κεντρικό ρόλο στην ανάλυση μικροοργανισμών νιτροποιητών - που οδηγούν βασικά βήματα στον παγκόσμιο κύκλο αζώτου. Αυτοί οι οργανισμοί καθορίζουν πόσο καιρό το άζωτο από τα λιπάσματα παραμένει διαθέσιμο στις καλλιέργειες και πότε μετατρέπεται σε μορφές που μολύνουν τις υδάτινες οδούς ή διαφεύγει στην ατμόσφαιρα.
Η μελέτη δείχνει, για πρώτη φορά, την πανελλαδική κατανομή των νιτροποιητών στα εδάφη. Υπογραμμίζει επίσης σημαντικά κενά γνώσης: δύο από τις πιο διαδεδομένες ομάδες - τη γενεαλογία TA-21 των αρχαίων οξειδωτικών με αμμωνία και των comammoxΝιτροσπείραclade B - δεν έχουν καλλιεργημένους εκπροσώπους. Ως αποτέλεσμα, δεν μπορούν ακόμη να μελετηθούν απευθείας σε εργαστηριακά περιβάλλοντα παρά το γεγονός ότι κυριαρχούν σε μεγάλες εκτάσεις γεωργικών και φυσικών εδαφών. Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης ισχυρές ενδείξεις για προηγουμένως άγνωστες και ακαλλιέργητες ομάδες νιτρωδών-οξειδωτικών βακτηρίων.
Τα ευρήματα έχουν ιδιαίτερο βάρος για τη Δανία, όπου περίπου τα δύο-τρία της γης χρησιμοποιούνται για τη γεωργία. Η εντατική χρήση λιπασμάτων οδηγεί σε σημαντικές απώλειες αζώτου στα υπόγεια ύδατα, τα ποτάμια και τα παράκτια ύδατα, ενώ συμβάλλει επίσης στις εκπομπές οξειδίου του αζώτου, ενός ισχυρού αερίου του θερμοκηπίου. Οι διαφορετικοί νιτροποιητές ποικίλλουν ως προς το πόσο οξείδιο του αζώτου παράγουν και πώς ανταποκρίνονται στους αναστολείς νιτροποίησης που προστίθενται στα λιπάσματα, καθιστώντας τη διανομή τους κρίσιμη για την περιβαλλοντική διαχείριση.
Οι ερευνητές λένε ότι ο άτλαντας θα μπορούσε να βοηθήσει να γίνει η γεωργία πιο στοχευμένη και βιώσιμη ευθυγραμμίζοντας τις στρατηγικές λιπασμάτων με τις μικροβιακές κοινότητες που υπάρχουν στα εδάφη. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό θα μπορούσε να μειώσει τις απώλειες θρεπτικών συστατικών, να περιορίσει τη ρύπανση του νερού και να μειώσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
Πέρα από τη γεωργία, η μελέτη δείχνει ότι η ανθρώπινη διαταραχή αφήνει μια σαφή μικροβιακή υπογραφή. Τα εντατικά διαχειριζόμενα ενδιαιτήματα τείνουν να έχουν υψηλή τοπική ποικιλότητα, αλλά εμφανίζονται πιο ομογενοποιημένα σε εθνικό επίπεδο. Τα λιγότερο διαταραγμένα οικοσυστήματα διατηρούν μεγαλύτερη συνολική μικροβιακή ποικιλότητα. Οι συγγραφείς προτείνουν ότι τέτοια «μικροβιακά αποτυπώματα» θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της επιτυχίας των έργων αποκατάστασης οικοτόπων.
Οι επιπτώσεις εκτείνονται πέρα από τη Δανία. Η Αυστρία αντιμετωπίζει παρόμοιες προκλήσεις σχετικά με την ένταση της γεωργίας, τη διαχείριση των θρεπτικών ουσιών και την προστασία των υδάτων. Σύμφωνα με ερευνητές που συμμετείχαν στη μελέτη, ο άτλαντας της Δανίας παρέχει ένα μοντέλο για το πώς τα δεδομένα μικροβιώματος σε εθνική κλίμακα θα μπορούσαν να ενημερώσουν την περιβαλλοντική πολιτική αλλού, από τη βελτιστοποίηση λιπασμάτων έως την εκτίμηση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου βάσει του εδάφους-.
Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι η ενσωμάτωση δεδομένων μικροβιώματος στον σχεδιασμό χρήσης της γης-και στις στρατηγικές για το κλίμα θα είναι απαραίτητη καθώς οι χώρες επιδιώκουν να εξισορροπήσουν τη γεωργική παραγωγικότητα με την προστασία του περιβάλλοντος.
