Věštba půdních mikroorganismů o koloběhu uhlíku

Globální změny v podobě narůstající teploty a vyšší koncentrace CO₂ v atmosféře a mořích se logicky promítají do vyšších teplot a koncentrace uhlíku v půdě. Právě toto prostředí vyžaduje naši pozornost, protože je zde uloženo kolem 3300 Pg (gigatun) uhlíku. Je to hodnota, která je asi 5× vyšší než současné množství uhlíku v podobě CO₂ v atmosféře. Už to samo o sobě je důvod věnovat půdě a jejímu oživení mikroorganismy pozornost v době klimatických změn. Tato lidským okem neviditelná stvoření dokážou uhlík vázat do organických vazeb, ale zároveň půdní organický uhlík mineralizovat a uvolňovat v podobě skleníkových plynů (CO₂, CH₄). Potíž je v tom, že stále nevíme, který proces začne vlivem klimatických změn převažovat.

V této souvislosti si zpravidla mnozí vzpomenou na permafrost, který díky oteplování prochází dramatickými změnami. Tání permafrostu probouzí i jeho mikroorganismy k větší aktivitě, přitom jsou tyto půdy obrovským rezervoárem uloženého uhlíku v množství kolem 1300–1580 Pg, což je přibližně polovina celkového uhlíku v půdě. Z tohoto množství je 5–15 % snadno mikrobiálně rozložitelných a stává se potenciálním zdrojem emisí skleníkových plynů v příštích desetiletích.

Nahlédnout do složení tohoto zvláštního mikrosvěta výrazně pomohlo rozsáhlé sekvenování genomů, které nám zároveň může ukázat, jak jsou jeho obyvatelé připraveni na oteplování. Ukazuje se, že mikroorganismy v půdě tvoří velmi rozmanité společenstvo (mikrobiom), kde má každý svou funkci, a hlavně se podle podmínek mění jeho aktivita.

Zatím víme, že půdní mikrobiom má na různých místech odlišné složení, přesto jednotně disponuje schopnostmi zvládat opakované roztávání a zamrzání. Zároveň jsou zde běžně přítomny geny potřebné pro degradaci rostlinných polysacharidů a tvorbu metanu (metanogenezi). Nalezeny však byly i geny pro rozklad (oxidaci) metanu, což naznačuje přítomnost mechanismů spotřeby tohoto skleníkového plynu, který se bude při tání permafrostu tvořit. Geny patřící jak bakteriím, tak virům dokládají, že se jedná o klíčové hráče zmíněných procesů. Houbové organismy byly zaznamenány v menší míře, avšak při tání permafrostu se bude zvyšovat zastoupení mykorhizních hub. To jsou symbiotické druhy hub, které souvisejí s šířením cévnatých rostlin.

Inventarizace organismů, jejich genů a funkcí, které jsou úzce svázané s podmínkami prostředí, a tím i s odezvami celého půdního systému na (klimatické) změny, je jistě velkou výzvou. Umožní nám lépe pochopit, co se v půdě odehrává, a do určité míry předpovědět budoucí změny. Tedy nejen to, co čeká půdu, ale i nás při klimatických změnách.

Jansson J. K., Hofmockel K. S.: Nature Reviews, 2020, DOI: 10.1038/s41579-019-0265-7

Woodcroft B. J. et al.: Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0338-1