Відображення

Наземні екосистеми по всій земній кулі піддаються підвищенню атмосферного СО2, що спричинює підвищення температур та більш часті та інтенсивні засуху та дощі. Ці зміни мають сильний вплив на біогеохімічний цикл та функціонування наземних екосистем. Розуміння механізмів контролю реакції рослин та ґрунтової біоти на кліматичні зміни є критично важливим для прогнозування потенційних зворотних зв’язків наземних екосистем на майбутні кліматичні сценарії.

Мета цієї сесії полягає в об'єднанні знань з різних дисциплін для з'ясування багатомасштабних механізмів та зворотних зв'язків, що лежать в основі біогеохімічної реакції на зміну клімату, з акцентом на потепління, посуху та динаміку перезволоження. Ця сесія дасть широкий огляд емпіричних та модельних досліджень у різних масштабах, враховуючи, як зміна клімату впливає на наземну біогеохімію та взаємодію між ґрунтом, мікроорганізмами, рослинами та фауною. Увагу буде приділено стійкості або механізмам адаптації рослин та біоти ґрунту під час одноразових або повторних порушень навколишнього середовища, а також стійкості та пов'язаній з цим динаміці відновлення в часі після порушень. Ми об’єднаємо дослідників з різних середовищ та створимо дискусійну платформу для огляду сучасного сучасного стану, виявлення прогалин у знаннях, обміну ідеями та вирішення нових проблем у цій галузі.

Файли для завантаження

Час чату: четвер, 7 травня 2020 р., 16: 15–18: 00

Як цитувати: Малік, А., Гріффітс, Р. та Елісон, С.: Пов’язування мікробних спільнот із циклічним обертанням вуглецю в ґрунті в умовах антропогенних змін за допомогою заснованих на ознаках, Генеральної Асамблеї ЄГУ 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020 р., EGU2020-8424, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-8424, 2020

Посуха є загальним стресовим фактором для ґрунтових організмів. Одним з адаптивних механізмів є «підготування стресу», здатність справлятися з важким стресом («спрацьовуванням»), зберігаючи пам’ять про попередню легку стресову подію («підготування»). Незважаючи на те, що рослини широко досліджували пам’ять про посуху, доступна лише інформація про налякування для ниткоподібних ґрунтових грибів та її наслідків для ґрунтових мікробних спільнот. Ми досліджували потенціал спричиненого посухою стресу на окремих видах, а також його вплив на мікробні спільноти лісових А-горизонтів. Були проведені періодичні експерименти з 4 обробками: вплив грунтовки та/або спрацьовування, а також ненапружений контроль. Навантажувальний стрес був спричинений висушуванням до pF 4. Зразки потім змочували і після закінчення часу відновлення до 14 днів спрацьовували (pF 6). Після запуску аналізували біомасу та активність мікробів, а також мікробні спільноти шляхом секвенування рДНК.

Деякі ниткоподібні гриби показують потенціал спричиненого посухою стресу, що призводить до збільшення рівня виживання та активності в умовах серйозних стресових явищ. Тим не менше, ефект, схоже, є видовим, що потенційно може сильно вплинути на склад та активність мікробних спільнот, враховуючи очікуване збільшення випадків посухи. Особливо сприйнятливими до підготовки до стресу видаються види, що належать до класів грибів Mortierellomycetes, Pezizomycetes та Tremellomycetes. Зміни у складі мікробної спільноти можуть спостерігатися у деяких випадках у відповідь на грунтовку стресу. Загалом, характер відповіді залежить від вихідного складу мікробної спільноти та виникнення подальшої ініціюючої події. Наприклад, види, що вкладають велику кількість ресурсів у заснований стан, переважають лише тоді, коли відбувається спрацьовування (особливо заслуговує на увагу Byssonectria fusispora).

Як цитувати: Гур, А.: Пам'ять про стрес-посуху у ниткоподібних грунтових грибів, Генеральна Асамблея EGU 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020, EGU2020-8695, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-8695, 2020

Паризька кліматична угода продовжує зусилля, спрямовані на обмеження підвищення глобальної температури нижче 2 ° C вище доіндустріального рівня. Загальним наслідком відносно невеликого потепління (

Незважаючи на активізовані зусилля щодо розуміння впливу зміни клімату на динаміку С лісового ґрунту, мало досліджень розглядали довгострокові наслідки потепління на опосередкований мікробами ґрунт С та процеси поживних речовин. У кількох довготривалих експериментах зі зігріванням ґрунту початкове стимулювання циклічності ґрунту З зменшувалось з часом через теплову акліматизацію мікробної спільноти або через виснаження лабільного ґрунту С як основного субстрату для гетеротрофних мікробів ґрунту. Теплова аклімація може виникнути як наслідок тривалого потепління і визначається як пряма реакція організму на підвищену температуру протягом щорічних та декадних часових шкал, що проявляється як фізіологічна зміна грунтової мікробної спільноти. Цей механізм чітко відрізняється від видимої теплової аклімації, коли послаблена реакція мікробних процесів ґрунту на потепління зумовлена виснаженням лабільного басейну грунту C.

Як цитувати: Urbina Malo, C., Tian, Y., Shi, C., Zhang, S., Heitger, M., Kwatcho, S., Borken, W., Heinzle, J., Schindlbacher, A., and Wanek, W .: Вплив потепління лісових ґрунтів на швидкість і температурну чутливість мікробних процесів C і N у помірному гірському лісі, Генеральна Асамблея ЄГУ 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020 р., EGU2020-11631, https://doi.org/ 10.5194/egusphere-egu2020-11631, 2020

Як цитувати: March, R., Paardekooper, M., Timmermans, J., Huisman, C., van der Aa, M., Chen, Q., Corbin, A., і van Bodegom, P .: Вплив посухи на функціональні можливості риси та різноманітність у Дугласовій ялиці: знімки до, під час і після літа 2018 Європейської засухи 2018 року, Генеральна Асамблея ЄГУ 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020, EGU2020-21256, https://doi.org/10.5194/egusphere- egu2020-21256, 2020

Як цитувати: Гессільт, Т., Ліберт Гауптманн, Д., та Рііс Крістіансен, Дж.: Відповідь гетеротрофного дихання та окислення атмосферного CH4 на зміни вологості та температури ґрунту в засушливих районах в умовах глобального кліматичного та екосистемного градієнта, Генеральна Асамблея ЄГУ 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020 р., EGU2020-18064, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-18064, 2020

Імпульси дихання при зволоженні є основними особливостями реакції ґрунту на коливання вологості ґрунту. Ці імпульси набагато більші порівняно із частотою дихання при постійній вологості ґрунту, що вказує на коливання у доступності води як рушіїв посиленого виробництва СО2. Більше того, імпульси дихання, як правило, більші, коли вологість ґрунту перед зволоженням нижча. Таким чином, як вологість ґрунту до опадів, так і зміна вологості ґрунту контролюють величину пульсу дихання. Хоча ці закономірності відомі з емпіричних досліджень, моделі намагалися вловити зв’язок між статистичними властивостями опадів (частотою появи та глибиною подій дощу) та частотою та розміром імпульсів дихання, визначаючи сферу цього внеску. Зокрема, ми запитуємо - як статистичні властивості імпульсів дихання пов’язані зі статистикою опадів?

Оскільки дощі можна розглядати як стохастичний процес, що генерує зміни вологості ґрунту, також імпульси дихання при зволоженні можуть бути змодельовані за допомогою імовірнісної моделі. Тут ми розробляємо таку модель, засновану на приміщеннях, що кількість опадів можна описати як помітний процес Пуассона, і що імпульси дихання збільшуються із збільшенням коливань вологості ґрунту (тобто більшими імпульсами після більших дощових подій) та зменшенням вологості ґрунту до дощу ( тобто більші імпульси після тривалого сухого періоду). Ця модель забезпечує аналітичні взаємозв'язки між статистичними властивостями дихання ґрунту (наприклад, середньою тривалістю та середньоквадратичним відхиленням) та типом опадів, дозволяючи вивчати в імовірнісних рамках, як дихання змінюється в залежності від існуючих кліматичних градієнтів або у відповідь на кліматичні зміни, що впливають статистика опадів.

Результати показують, що довгострокове середнє вироблення СО2 під час дихальних імпульсів зростає із збільшенням частоти та глибини опадів. Однак відносний внесок дихальних імпульсів у загальне дихання мікробів зменшується із частотою та глибиною опадів. Подібним чином, також мінливість розміру імпульсів дихання, виміряна їх стандартним відхиленням, зменшується із збільшенням частоти та глибини опадів. Як наслідок, кліматичні зміни, що посилюють періодичність опадів - триваліші посушливі періоди та більш інтенсивні дощові явища - збільшують як відносний внесок дихальних імпульсів у загальне дихання мікробів, так і мінливість розмірів імпульсів.

Як цитувати: Manzoni, S., Chakrawal, A., Fischer, T., Porporato, A., and Vico, G .: Моделювання дихальних імпульсів при зволоженні як стохастичний процес, Генеральна Асамблея ЄГУ 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020, EGU2020 -3736, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-3736, 2020

Наземні біогеохімічні цикли регулюються ґрунтовими мікроорганізмами. Мікробне вивільнення вуглецю внаслідок дихання та поглинання вуглецю через ріст мікробів визначає, чи стануть ґрунти джерелами вуглецю чи поглиначами. Температура є одним з найважливіших факторів зовнішнього середовища, що контролює ріст мікробів та дихання. Тому розуміння впливу температури на мікробні процеси має вирішальне значення. Однією зі стратегій прогнозування того, як екосистеми реагуватимуть на потепління, є використання географічних відмінностей екосистем у підходах заміщення простором часу (SFT). Ми висунули гіпотезу (1), що мікроби повинні бути адаптовані до температури навколишнього середовища, що призводить до утворення мікробних спільнот із теплозмінними температурними залежностями в теплих середовищах, і навпаки. Крім того, ми висунули гіпотезу (2), що інші фактори не повинні впливати на мікробні температурні залежності, і (3) що температурну чутливість мікробних процесів (Q10) слід пов'язувати з мікробною температурною залежністю.

У цьому проекті ми досліджували вплив температури навколишнього середовища на температурні залежності мікробів для росту та дихання мікробів за природним градієнтом клімату вздовж трансекти в Європі, щоб передбачити вплив потепління клімату. Трансекта характеризувалася середньорічною температурою (MAT) від - 4 градусів Цельсія (Гренландія) до 18 градусів Цельсія (Південна Іспанія), тоді як інші діапазони факторів навколишнього середовища були широкими і не пов'язаними з кліматом, включаючи рН від 4,0 до 8,8, C/Співвідношення N від 7 до 50, SOM від 4% до 94% та рослинні угруповання від Арктичної тундри до середземноморських лугів. Було проаналізовано понад 56 зразків ґрунту та визначено мікробну температурну залежність за допомогою контрольованих короткочасних лабораторних інкубацій від 0 градусів Цельсія до 45 градусів Цельсія. Зв'язок між мікробною температурою і кліматом оцінювали, використовуючи взаємозв'язок між температурою навколишнього середовища та показниками для мікробних температурних зв'язків, включаючи мінімальну (Tmin), оптимальну (Topt) і максимальну температуру (Tmax) для росту мікробів, а також для дихання . Для оцінки Tmin, Topt і Tmax рівняння квадратного кореня була використана модель Ратковського.

Ми виявили, що мікробні спільноти були адаптовані до температури навколишнього середовища. Зв’язок між мікроорганізмами та температурою був сильнішим для росту мікробів, ніж для дихання. При підвищенні MAT на 1 градус Цельсія Tmin збільшився на 0,22 градуса Цельсія для бактерій і на 0,28 градусів Цельсія для росту грибків, тоді як Tmin для дихання збільшився на 0,16 на 1 градус Цельсія. Також було виявлено, що Tmin універсально пов'язаний з Q10, таким чином, що більший Tmin призводив до вищого Q10. Інші фактори навколишнього середовища (pH, співвідношення C/N, SOM, рослинний покрив) не впливали на температурні залежності. Включаючи визначені взаємозв’язки між температурою навколишнього середовища та ростом та диханням мікроорганізмів у великомасштабні моделі екосистем, ми можемо краще зрозуміти вплив адаптації мікробів до більш теплого клімату на обмін С між ґрунтами та атмосферою.

Як цитувати: Tajmel, D., Cruz Paredes, C., and Rousk, J .: Чи адаптуються мікробні спільноти до температури свого клімату ?, Генеральна Асамблея ЄГУ 2020, Інтернет, 4–8 травня 2020, EGU2020-776, https: // doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-776, 2019

Діяльність людини спричинила глобальне потепління на 0,95 ° C після промислової революції, а середні температури в Австрії зросли майже на 2 ° C з 1880 року. Повідомляється, що підвищені середні глобальні температури прискорюють кругообіг вуглецю (C), а також сприяють азоту (N) та динаміка фосфору (P) у наземних екосистемах. Однак ступінь індукованого потеплінням процесів ґрунту C, N і P може різнитися, спричиняючи можливе роз'єднання біогеохімічних циклів C, N та P, і призводячи до зміненого елементарного дисбалансу між наявними рослинними та ґрунтовими ресурсами та ґрунтовими мікробними спільнотами. Змінена динаміка вмісту в ґрунті С та доступності поживних речовин, спричинена підвищеною температурою ґрунту, може змінити елемент, що обмежує ріст мікроорганізмів ґрунту, що матиме сильні наслідки для розкладання, мінералізації та секвестрації органічних С та поживних речовин. Останнє стосується консервативного кругообігу обмежувальних елементів, тоді як надлишкові елементи мінералізуються та виділяються мікробними спільнотами з більшою швидкістю.

Незважаючи на безліч лабораторних досліджень та досліджень in situ, що вивчають фактори, що обмежують мікробну активність ґрунту, більшість з них досліджували вплив додавання поживних речовин на дихання ґрунту або активність ґрунтових ферментів. Критична оцінка, однак, чітко вказала на недоцільність цих заходів для виведення поживних речовин, що обмежують ріст, для грунтових мікробів. Подібно дослідженням обмеження поживних речовин рослин, однозначна оцінка обмеження мікробних елементів ґрунту може бути виведена лише з реакції росту мікробів на зміни елементів. Наскільки нам відомо, цього не проводили на ґрунтах, що довго перегріваються.