Запах почвы раскрывает секреты микробных сообществ: учёные разрабатывают электронный нос для мониторинга

Фермеры веками определяли качество почвы по запаху — и наука подтверждает их интуицию. Эколог Роза Бун установила, что грибы и бактерии, живущие в почве, одновременно создают её запах и определяют здоровье почвы. Это открывает возможность использовать запах как индикатор состояния микробных сообществ.

Как проводилось исследование

Для своего исследования Бун установила трубки в 18 лугопастбищных угодьях в Ойпольдере близ Неймегена. Фермеры использовали все эти угодья, но управляли ими по-разному: одни применяли больше искусственных удобрений (интенсивное управление), другие занимались полностью органическим земледелием (экстенсивное управление), третьи придерживались промежуточного подхода.

Большие трубки имели отверстия, через которые запахи могли попадать внутрь. В каждую большую трубку была подвешена меньшая трубка, подключённая к насосу. Насос втягивал воздух из почвы в меньшую трубку, где запахи захватывались и прилипали к её поверхности. Затем эти запахи анализировались в лаборатории.

Что показали результаты

Исследователи выявили 75 различных запахов. Из них 16 оказались очень хорошими индикаторами различий в управлении землёй: девять увеличивались по мере перехода к более экстенсивному управлению, семь — уменьшались. Особенно примечательно, что альдегиды — соединения, в основном производимые грибами — оказались чувствительны к изменениям в управлении почвой.

Результаты показали, что запахи действительно раскрывают информацию о грибах и бактериях, живущих в почве, и об общем состоянии микробного сообщества — то есть о том, какие виды присутствуют, в каком количестве и что они делают.

Практическое применение

Многие фермеры заинтересованы в переходе на более экстенсивные методы ведения хозяйства — использование меньшего количества искусственных удобрений, больше органических удобрений и большее разнообразие растений. При этом они хотят контролировать влияние этих изменений на почвенную жизнь. Однако фермеры не хотят проводить сложный анализ ДНК каждый месяц. Датчик, который захватывает запахи, был бы намного проще.

Путь к электронному носу

Бун предлагает разработать так называемый «электронный нос» — датчик для анализа микробной жизни почвы на основе её запаха. По её словам, исследование показало большой потенциал этого подхода. «Мы добились значительного прогресса, и я определённо вижу, что электронный нос может стать реальностью в будущем», — отметила она. Однако до создания полноценного датчика предстоит ещё несколько этапов разработки.

Здоровая почва — устойчивое будущее

Почвенная жизнь, включая грибы и бактерии, является движущей силой здоровой почвы. Согласно исследованию, луга под более экстенсивным управлением имели специфическое грибное сообщество, больше углерода в почве и более активную почвенную жизнь. Здоровая почва более устойчива к экстремальным погодным условиям, таким как засушливое лето. Стимулируя почвенную жизнь, фермеры нуждаются в меньшем количестве внешних ресурсов, что помогает создавать более устойчивую и перспективную почву.

Это данные исследования, а не медицинский или агрономический совет.