微生物能复活灾难性火灾中的死亡区域吗?

加州大学河滨分校的研究人员发现，在野火发生后的第一年，这些微生物不仅能存活下来，而且还能茁壮成长。这一发现可能有助于在规模和严重程度都在增加的火灾后使土地恢复生机。

2018年，“圣火”在奥兰治县和里弗赛德县烧毁了超过2.3万英亩的土地。为了了解大火是如何随着时间的推移影响细菌和真菌的，加州大学r分校的真菌学家西德尼·格拉斯曼(Sydney Glassman)带领一组研究人员对烧伤疤痕进行了研究。

“当我们第一次进入火灾区域时，灰烬一直烧到我的小腿。这是一场非常严重的火灾，”格拉斯曼说。

在接下来的一年里，研究人员九次访问了这个伤疤，将烧焦的土壤与附近未燃烧的土壤样本进行了比较。他们的研究结果现在发表在《分子生态学》杂志上，表明火灾后微生物的总体质量下降了50%到80%，并且在第一年没有恢复。

然而，有些东西活了下来。格拉斯曼说:“某些物种的数量增加了，事实上，随着时间的推移，在燃烧的土壤中，物种的数量发生了迅速的变化。”“在未燃烧的土壤中没有任何变化。”

并不是只有一种细菌或真菌存活了下来。相反，在火灾后的第一个年头里，一群微生物轮流统治着燃烧的土壤。“随着时间的推移，微生物发生了有趣而明显的变化。当一个物种消失时，另一个物种就出现了，”格拉斯曼说。

在早期，他们发现了对火和高温具有高度耐受性的微生物。后来，拥有大量孢子的快速生长的生物——能够在几乎没有微生物竞争的情况下利用空间——似乎占据了主导地位。到了年底，能够消耗木炭和其他高氮火灾后碎片的生物趋于主导。

某些被称为甲烷养菌的微生物调节温室气体甲烷的分解。UCR植物病理学博士候选人、该研究的第一作者法比奥拉·普利多-查韦斯(Fabiola Pulido-Chavez)注意到，火灾后微生物中参与甲烷代谢的基因翻了一番。

普利多-查韦斯说:“这一令人兴奋的发现表明，火灾后的微生物可以‘吃’甲烷来获得碳和能量，并有可能帮助我们减少温室气体。”

研究人员继续测试他们发现的真菌和细菌是否由于其独特而多样的特征而能够在不同的时间点茁壮成长，或者是否有其他原因导致他们在土壤中看到的变化。

格拉斯曼说:“我们认为，一种生物不可能具备在烧伤疤痕中茁壮成长所需的所有技能。”“如果你善于忍受高温，那么你可能就不擅长快速生长。”

研究人员在土壤中看到的情况与人体对主要压力的反应有一些相似之处。人们生病后服用抗生素。这种药物会破坏人体肠道中的细菌，新的微生物开始出现，这些细菌要么以前没有，要么以前没有大量存在。

最终，一个人的肠道细菌可能会恢复到感染前的状态，但这并不能保证。

格拉斯曼说:“我们也在试图了解是什么让土地回到了扰动之前的状态，在这种情况下，扰动是一场巨大的火灾。”“我们正在研究的很多东西都可以转移到人类微生物组的环境中。”

一个世纪以来，科学家们已经知道了植物能够适应野火的方式，并最终重新殖民烧伤疤痕。正如这项新研究表明的那样，真菌和细菌可能已经发展出了类似的应对策略。

格拉斯曼说:“这令人兴奋，因为我们在过去几十年里才开发出这项技术，真正了解微生物在土壤中的作用，以及它们如何促进再生。”

现在人们对火灾后微生物行为的了解可能会改变关于植物行为的旧理论，因为微生物并没有被考虑在内。普利多-查韦斯说:“对我来说，这很令人兴奋，因为微生物长期以来一直被忽视，但它们对生态系统健康至关重要。”

一个悬而未决的问题是，植物和微生物为应对野火而进化出的适应性是否会再次适应特大火灾或反复发生的火灾。一块土地可能在几十年后才会被烧毁一次以上，但同一块土地在不到10年的时间内再次被烧毁的情况越来越普遍。

特别是在西方，气候变化正在导致气温上升和积雪融化提前，延长了旱季，而旱季是森林最容易被烧毁的季节。火灾规模、严重程度和频率的增加对自然烧伤恢复有什么影响?

“事情可以恢复，但这需要时间，在超级频繁的大火之后，土地是否能恢复是另一个故事。恢复时间能跟上特大火灾的速度吗?我们还不知道，”格拉斯曼说。

参考:普利多-查韦斯MF，伦道夫JWJ，扎尔曼C，拉里奥斯L，霍米亚克PM，格拉斯曼SI。丛林野火后第一年细菌和真菌的快速演替动态。Molec生态．doi:10.1111 / mec.16835

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