Древний союз растений и микробов защищает торфяники от климатических изменений

Диаграмма, показывающая влияние климатических изменений на расширение древесных растений в торфяниках и их воздействие на состав органического вещества, метаболизм микробов и накопление углерода. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62175-1

По мере потепления климата и учащения засух торфяники — одни из важнейших природных хранилищ углерода — оказываются под угрозой. Однако новое исследование международной команды учёных, включая специалистов из Бристольского университета, показало, что экосистемы торфяников могут обладать естественной защитой благодаря взаимодействию растений и микроорганизмов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, демонстрирует, что в исторические периоды засух рост древесных растений в субтропических торфяниках Китая улучшал качество органического вещества и подавлял активность разлагающих микробов. Это взаимодействие растений и микроорганизмов помогло сохранить запасы углерода, которые в ином случае могли бы попасть в атмосферу.

«Древесные растения не просто выживали в условиях засухи — они помогали повысить устойчивость экосистемы. Их влияние сделало торф более устойчивым к разложению, а микробы адаптировали свой метаболизм, снизив скорость потери углерода. Это удивительная естественная обратная связь, о которой мы раньше не подозревали», — пояснил ведущий автор исследования доктор Имин Чжан, старший научный сотрудник Бристольского университета.

Команда использовала анализ макрофоссилий растений, биомаркеров микробных липидов и изотопные методы для реконструкции экологических изменений в торфянике Чжаогунтин на юге Китая за последние 14 000 лет.

Учёные обнаружили, что в период засухи 8000–6000 лет назад древесные растения быстро распространились, вытеснив травы, но продолжив сосуществовать с мхами. Это привело к изменению состава органического вещества торфа: уменьшилось количество углеводов, но возросла доля ароматических соединений, что сделало углеродный резервуар более устойчивым.

В ответ микробные сообщества снизили гетеротрофную активность (когда организмы потребляют органические остатки других растений и животных) и, возможно, переключились на более автотрофные (самопитающиеся) формы метаболизма. В результате в период засухи скорость накопления углерода оказалась почти в три раза выше, чем в другие периоды.

«Растительность торфяников крайне чувствительна к изменению климата. Наша работа показывает, как это может влиять на состав органического вещества и его реактивность. Это раскрывает сложность обратных связей между климатическими изменениями, экологическими реакциями и углеродным циклом», — отметил соавтор исследования профессор Рич Панкост из Бристольского университета.

Профессор Анхела Гальего-Сала из Эксетерского университета добавила, что торфяники обладают уникальными механизмами устойчивости, но новое исследование выявило ранее неизвестный процесс, защищающий их в условиях потепления и засухи.

Однако учёные предупреждают, что защитный механизм имеет пределы. Доктор Чжан пояснил, что расширение древесных растений не бесконечно увеличивает накопление углерода, и при превышении определённых порогов торфяники могут трансформироваться в принципиально иные экосистемы, что приведёт к новым потерям углерода.

Дальнейшие исследования помогут лучше понять реакцию торфяников на климатические изменения, особенно в тропиках и на деградированных территориях. Команда CERES под руководством профессора Панкоста изучает микробные процессы и углеродный цикл в этих уязвимых экосистемах.

Дополнительная информация: Yiming Zhang et al, Microbial responses to changing plant community protect peatland carbon stores during Holocene drying, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62175-1

Источник: University of Bristol