Ученые научились определять состав почвенных микробов с воздуха

Местоположения 34 участков (желтые точки), отобранных в 16 эколого-климатических областях Национальной экологической обсерватории (выделены и подписаны) по всей континентальной части США и Аляске. Автор: New Phytologist (2025). DOI: 10.1111/nph.70720

Новое исследование доктора Анджелы Харрис из Манчестерского университета и профессора Ричарда Бардгетта из Ланкастерского университета показало, что ученые теперь могут обнаруживать скрытый мир микробов, живущих в почве, — с воздуха.

Исследование, опубликованное в журнале New Phytologist, демонстрирует, что детальные аэроснимки, захватывающие множество участков электромагнитного спектра, можно использовать для прогнозирования обилия и разнообразия микробов, обитающих в почве под растительным покровом. Это открывает новый способ мониторинга здоровья почвы и биоразнообразия.

Почва является самой биоразнообразной и сложной средой обитания на Земле, а микробы, живущие в ней — крошечные бактерии и грибы, которые перерабатывают питательные вещества, накапливают углерод и поддерживают здоровье экосистем, — фундаментальны для здоровья планеты. Тем не менее, поскольку они живут под землей, их чрезвычайно сложно и дорого измерять на больших территориях.

Как признаки растений раскрывают подземную жизнь

Недавние исследования показывают, что типы растений, растущих в определенной области, и их признаки — такие как скорость роста или химический состав листьев — могут сильно влиять на почвенных микробов. До сих пор не было известно, сохраняются ли эти взаимосвязи для прогнозирования обилия и разнообразия микробов в различных экосистемах.

В этом исследовании ученые использовали воздушные сенсоры, которые регистрируют свет далеко за пределами видимого человеческому глазу диапазона. Поскольку эти сенсоры захватывают сотни узких спектральных диапазонов, они раскрывают тонкие детали о листьях и растительном покрове, такие как их химический состав, структура и общее состояние здоровья.

Объединив эти богатые спектральные данные с полевыми измерениями почвенных микробов и признаков растений, собранных по всей континентальной части США через Национальную экологическую обсерваторию (NEON), команда обнаружила сильные связи между отражательной способностью растительного покрова и типами, а также разнообразием микробов, живущих в почве.

Последствия для глобального мониторинга почв

«Химический состав и структура листьев растений, которые определяют, как они отражают свет, тесно связаны с условиями почвы, в которой они растут», — сказала доктор Харрис.

«Поскольку растения и микробы часто реагируют на одни и те же факторы окружающей среды — такие как питательные вещества почвы или климат — мы можем использовать то, что происходит над землей, чтобы предсказать, что происходит под ней».

Важно, что исследование показало, что данные полного спектра гиперспектральной съемки — которые захватывают гораздо больше деталей, чем традиционные спутниковые снимки, — работают значительно лучше, чем простые вегетационные индексы, такие как NDVI.

Это говорит о том, что предстоящие гиперспектральные спутники, включая миссии CHIME Европейского космического агентства и Surface Biology and Geology (SBG) NASA, могут изменить то, как мы отслеживаем здоровье почв в глобальном масштабе.

«Наши выводы показывают, что детальная спектральная информация, полученная с воздушных сенсоров, может многое рассказать нам о микробах, живущих в почве. С запуском передовых гиперспектральных спутников в ближайшее время этот подход может сделать мониторинг здоровья почвы и биоразнообразия на континентальных и даже глобальных масштабах возможным и доступным», — говорит доктор Харрис.

Новые инструменты для сохранения природы и климатических действий

Помимо развития экологической науки, исследование может предоставить жизненно важные инструменты для отслеживания накопления углерода в почве, мониторинга деградации земель и поддержки устойчивого управления земельными ресурсами в условиях изменения климата.

«Это исследование открывает мощное новое окно в скрытое биоразнообразие Земли, предоставляя способ картировать и отслеживать почвенное биоразнообразие в больших масштабах экономически эффективным способом», — сказал профессор Бардгетт.

Больше информации: Angela Harris et al, Canopy reflectance as a predictor of soil microbial community composition and diversity at a continental scale, New Phytologist (2025). DOI: 10.1111/nph.70720

Источник: University of Manchester