Et internasjonalt team av forskere har kartlagt miljømikrobiomet i et helt land for første gang, og skapt et høyoppløselig-atlas over mikrobielt liv over hele Danmark. Prosjektet, ledet av Aalborg Universitet med bidrag fra Universitetet i Wien, analyserte mer enn 10 000 jord- og miljøprøver over hele landet og ble publisert iNaturunder tittelenMikroflora Danica.
Prøver ble samlet inn med en gjennomsnittlig romlig oppløsning på rundt fire kvadratkilometer, og ga det forskerne beskriver som en enestående oversikt over landets mikrobielle mangfold og funksjon. Datasettet gir innsikt i hvordan mikroorganismer reagerer på arealbruk, landbruk og miljøforstyrrelser på nasjonalt plan.
Forskere fra universitetet i Wien spilte en sentral rolle i å analysere nitrifiserende - mikroorganismer som driver nøkkeltrinn i den globale nitrogensyklusen. Disse organismene bestemmer hvor lenge nitrogen fra gjødsel forblir tilgjengelig for avlinger og når det omdannes til former som forurenser vannveier eller slipper ut i atmosfæren.
Studien viser for første gang den landsdekkende utbredelsen av nitrifiers i jordsmonn. Den fremhever også store kunnskapshull: to av de mest utbredte gruppene - TA-21-avstamningen av ammoniakkoksiderende arkea og comammoxNitrospirakladde B - har ingen kultiverte representanter. Som et resultat kan de ennå ikke studeres direkte i laboratoriemiljøer til tross for at de dominerer store områder med landbruks- og naturlig jord. Forskerne identifiserte også sterke bevis for tidligere ukjente og ukultiverte grupper av nitritt-oksiderende bakterier.
Funnene har særlig vekt for Danmark, hvor omtrent to{0}}tredjedeler av landet brukes til jordbruk. Intensiv bruk av gjødsel fører til betydelige nitrogentap til grunnvann, elver og kystvann, samtidig som det bidrar til utslipp av lystgass, en potent klimagass. Ulike nitrifiserende stoffer varierer i hvor mye lystgass de produserer og hvordan de reagerer på nitrifikasjonshemmere tilsatt gjødsel, noe som gjør distribusjonen kritisk for miljøstyring.
Forskere sier at atlaset kan bidra til å gjøre landbruket mer målrettet og bærekraftig ved å tilpasse gjødselstrategier med de mikrobielle samfunnene som finnes i jordsmonn. Over tid vil dette kunne redusere tap av næringsstoffer, begrense vannforurensning og kutte klimagassutslipp.
Utover landbruket viser studien at menneskelig forstyrrelse etterlater en tydelig mikrobiell signatur. Intensivt forvaltede naturtyper har en tendens til å ha høyt lokalt mangfold, men fremstår som mer homogenisert på nasjonalt nivå. Mindre forstyrrede økosystemer beholder et større samlet mikrobielt mangfold. Forfatterne foreslår at slike "mikrobielle fingeravtrykk" til slutt kan brukes til å vurdere suksessen til habitatrestaureringsprosjekter.
Implikasjonene strekker seg utover Danmark. Østerrike står overfor lignende utfordringer knyttet til oppdrettsintensitet, næringsforvaltning og vannbeskyttelse. I følge forskere som er involvert i studien, gir det danske atlaset en modell for hvordan mikrobiomdata i nasjonal-skala kan informere miljøpolitikk andre steder, fra gjødseloptimalisering til estimering av jordbaserte-klimagassutslipp.
Forfatterne hevder at inkorporering av mikrobiomdata i areal-planlegging og klimastrategier vil være avgjørende ettersom land forsøker å balansere landbruksproduktivitet med miljøvern.
