19. 10. 2015, Znanstvenoraziskovalni svet ARRS je uvrstil naš članek v izbor ‘Odlični v znanosti 2015’

Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS) četrto leto zapored organizira serijo dogodkov, na katerih so predstavljeni pomembnejši dosežki slovenske znanosti. S pobudo, ki deluje pod imenom ‘Odlični v znanosti’, želi ARRS izboljšati splošno poznavanje znanstvene dejavnosti in razumevanje njenega pomena ter spodbuditi povezanost znanosti z ostalimi družbenimi področji.

Znanstvenoraziskovalni svet za biotehniške vede je v izbor ‘Odlični v znanosti 2015’ uvrstil tudi naš znanstveni članek, objavljen v reviji Soil Biology & Biochemistry (prva revija s področja Soil Sciences).

Članek z naslovom Impacts of naturally elevated soil CO2 concentrations on communities of soil archaea and bacteria, avtorjev Nataše Šibanc, Alexa J. Dumbrella, Ines Mandić-Mulec in Irene Maček, govori o tem, kako lahko dolgotrajna izpostvitev visokim koncentracijam CO2 geološkega izvora spremeni diverziteto in sestavo združb talnih mikroorganizmov (arhej in bakterij) na območjih mofet (naravnih izvirov CO2), s tem pa vpliva na njihovo delovanje, stabilnost sestave združb in različne ekosistemske procese. 

Delo bo javnosti predstavljeno na dogodku ‘Odlični v znanosti 2015′, v četrtek 10. decembra 2015 ob 18. uri v prostorih Prirodoslovnega muzeja Slovenije. Dogodek organizira ARRS, naša predstavitev pa bo kasneje na voljo tudi na spletnem portalu Videolectures, kjer so objavljene tudi predstavitve preteklih let.

Več o članku najdete v tekstu spodaj…

Relevantnost za znanost 

Biološki procesi v tleh so pomembna komponenta vseh ekosistemov, vključno z agroekosistemi. Biodiverziteta talnih mikroorganizmov je v veliki meri nepoznana, vendar talni mikrobi vplivajo na ključne ekosistemske storitve, npr. razgradnjo organske snovi, biogeokemično kroženje elementov, zmanjševanje erozije ter ohranjanje strukture tal. 

V članku smo kot raziskovalni objekt uporabili združbe talnih mikrobov (arhej in bakterij), ki se pojavljajo na območju mofet v Stavešincih, SV Slovenija. Območje je izpostavljeno dolgoročnemu vplivu močno povečane koncentracije CO2 geološkega izvora. Naša raziskava je pokazala, da dolgoročna izpostavitev geološkemu plinu spremeni sestavo mikrobnih združb v smeri povečanja števila acidofilnih in metanogenih mikrobov. Sestava združb mikrobov, izpostavljenih dolgoročnim selekcijskim pritiskom, je tudi bolj stabilna. To lahko pomembno vpliva na delovanje ekosistema (npr. kroženje hranil in mikrobno produkcijo metana).

Vprašanja o vplivu okoljskih sprememb na biodiverziteto tal postajajo vedno bolj izpostavljena tudi z vidika raziskav dolgoročnega vpliva človeka na naš planet, kar vključuje številne aktualne pojave (npr. spremembe klime, vnos hranil v okolje, spremembe v rabi tal). Trajnosten pristop k pridelovanju hrane je možen samo z dobrim razumevanjem delovanja talnih eksositemov, njihove biodiverzitete in stabilnosti v spreminjajočem se okolju. Rezultati naših študij kažejo, da lahko mofete služijo kot dober model za raziskovanje odziva talnih združb na dolgotrajne spremembe okolja. Kažejo tudi na potrebo po nadaljnjih raziskavah tega pomembnega in v veliki meri še neraziskanega področja uporabe ekstremnih ekosistemov za odkrivanje novih znanj in principov delovanja v mikrobni ekologiji, tudi v luči okoljskih sprememb.

 Relevantnost za stroko

Aplikativen vidik študije je uporaba naših izsledkov pri presoji vplivov podzemnih sistemov za shranjevanje viškov CO2 na okolje (CCS – Carbon Capture and Storage systems), kjer lahko mofete služijo kot naraven analog za raziskovanje ekoloških posledic v primeru puščanja plina iz teh sistemov.

 

Povezava na članek na ScienceDirect.

Impacts of naturally elevated soil CO2 concentrations on communities of soil archaea and bacteria

Nataša Šibanc a, b, Alex J. Dumbrell c, Ines Mandić-Mulec d, Irena Maček a, b, *

a Biotechnical Faculty, Department of Agronomy, University of Ljubljana, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana, Slovenia,

b Faculty of Mathematics, Natural Sciences and Information Technologies (FAMNIT), University of Primorska, Glagoljaška 8, 6000 Koper, Slovenia,

c School of Biological Sciences, University of Essex, Wivenhoe Park, Colchester CO4 3SQ, United Kingdom,

d Biotechnical Faculty, Department of Food Science and Technology, University of Ljubljana, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana, Slovenia

* Correspoding author: irena.macek@bf.uni-lj.si

Highlights

  • Mofettes (natural CO2 springs) provide long-term stable changes in abiotic factors.
  • Soil archaeal and bacterial community composition is affected by CO2 and hypoxia.
  • O2 is the strongest predictor influencing location specific community composition.
  • Hypoxic soils have higher abundance of methanogenic and anaerobic microbes.
 
Abstract

There is a limited understanding of the importance of abiotic factors in regulating biodiversity and structure of many functionally important soil microbial communities. In this paper we present a molecular characterisation of archaeal and bacterial communities, exposed to long-term change in soil abiotic environment at natural CO2 springs (mofettes), using T-RFLP profiling and examination of 16S rRNA clone libraries. Our results show major shifts in archaeal and bacterial communities towards anaerobic and methanogenic taxa dominating in CO2 rich hypoxic soils with a significant increase in abundance of Methanomicrobia and predominantly anaerobic Chloroflexi and Firmicutes. O2 concentration in soil was consistently shown to be the strongest predictor of the compositional changes across both the archaeal and bacterial communities. However, soil pH and total N, were most important in separating the archaeal communities in transition and control zones, but not the bacterial communities. We conclude that geological CO2 induced hypoxia in mofette systems can cause major shifts in community composition of soil microbes that can generate significant implications for ecosystem functioning (e.g. nutrient cycling and CH4 production). Our data indicate that mofettes offer a good model system for studying the response of natural microbial communities to long-term environmental changes, which is urgently needed to address the bias towards macro-organisms in soil biodiversity research.