Een internationaal team van wetenschappers heeft voor het eerst het milieumicrobioom van een heel land in kaart gebracht, waardoor een atlas met hoge-resolutie van het microbiële leven in Denemarken is ontstaan. Het project, geleid door de Universiteit van Aalborg met bijdragen van de Universiteit van Wenen, analyseerde meer dan 10.000 bodem- en milieumonsters in het hele land en werd gepubliceerd inNatuuronder de titelMicroflora Danica.
Er werden monsters verzameld met een gemiddelde ruimtelijke resolutie van ongeveer vier vierkante kilometer, wat resulteerde in wat onderzoekers omschrijven als een ongekend overzicht van de microbiële diversiteit en functie van het land. De dataset geeft inzicht in hoe micro-organismen op nationale schaal reageren op landgebruik, landbouw en milieuverstoring.
Wetenschappers van de Universiteit van Wenen speelden een centrale rol bij het analyseren van nitrificeerders - micro-organismen die belangrijke stappen in de mondiale stikstofcyclus aansturen. Deze organismen bepalen hoe lang stikstof uit meststoffen beschikbaar blijft voor gewassen en wanneer deze wordt omgezet in vormen die de waterwegen vervuilen of in de atmosfeer terechtkomen.
Het onderzoek toont voor het eerst de landelijke verspreiding van nitrificeerders in de bodem aan. Het belicht ook grote leemten in de kennis: twee van de meest wijdverspreide groepen - de TA-21 lijn van ammoniak-oxiderende archaea en comammoxNitrospiraclade B - heeft geen gecultiveerde vertegenwoordigers. Als gevolg hiervan kunnen ze nog niet rechtstreeks in laboratoriumomgevingen worden bestudeerd, ondanks dat ze grote delen van landbouw- en natuurlijke bodems domineren. De onderzoekers identificeerden ook sterk bewijs voor voorheen onbekende en niet-gecultiveerde groepen nitriet-oxiderende bacteriën.
De bevindingen zijn van bijzonder belang voor Denemarken, waar ongeveer twee{0}}derde van het land wordt gebruikt voor landbouw. Intensief kunstmestgebruik leidt tot aanzienlijke stikstofverliezen naar grondwater, rivieren en kustwateren, en draagt ook bij aan de uitstoot van lachgas, een krachtig broeikasgas. Verschillende nitrificeerders variëren in de hoeveelheid lachgas die ze produceren en hoe ze reageren op nitrificatieremmers die aan meststoffen worden toegevoegd, waardoor hun distributie van cruciaal belang is voor het milieubeheer.
Onderzoekers zeggen dat de atlas kan helpen de landbouw doelgerichter en duurzamer te maken door kunstmeststrategieën af te stemmen op de microbiële gemeenschappen die in de bodem aanwezig zijn. Op termijn zou dit het verlies aan voedingsstoffen kunnen verminderen, de watervervuiling kunnen beperken en de uitstoot van broeikasgassen kunnen terugdringen.
Naast de landbouw laat het onderzoek zien dat menselijke verstoring een duidelijke microbiële signatuur achterlaat. Intensief beheerde habitats hebben doorgaans een hoge lokale diversiteit, maar lijken op nationaal niveau meer gehomogeniseerd. Minder verstoorde ecosystemen behouden een grotere algehele microbiële diversiteit. De auteurs suggereren dat dergelijke "microbiële vingerafdrukken" uiteindelijk kunnen worden gebruikt om het succes van projecten voor habitatherstel te beoordelen.
De gevolgen reiken verder dan Denemarken. Oostenrijk wordt geconfronteerd met soortgelijke uitdagingen op het gebied van de landbouwintensiteit, het nutriëntenbeheer en de waterbescherming. Volgens onderzoekers die bij het onderzoek betrokken zijn, biedt de Deense atlas een model voor hoe microbioomgegevens op nationale-schaal het milieubeleid elders zouden kunnen beïnvloeden, van de optimalisatie van kunstmest tot het schatten van-de bodemgebaseerde uitstoot van broeikasgassen.
De auteurs beweren dat het opnemen van microbioomgegevens in landgebruiksplanning en klimaatstrategieën essentieel zal zijn als landen de landbouwproductiviteit in evenwicht willen brengen met milieubescherming.
