Soil microbial communities in changing landscapes: spatiotemporal patterns in arbuscular mycorrhizal fungi

Abstract

Mullas peitub rikkalik ja sageli märkamatu elustik, kuigi mõned maastikud toetavad märksa mitmekesisemaid mikroobikooslusi kui teised. Mullaseened ja bakterid aitavad taimedel kasvada, lagundavad orgaanilist ainet ja hoiavad ökosüsteemid toimivana. Ometi pööratakse neile mikroobikooslustele vähe tähelepanu siis, kui inimesed maastikke muudavad. Oma doktoritöös uurisin, kuidas mulla mikroobide elurikkust kujundavad mitte ainult tänapäevased tingimused, vaid ka ümbritseva maastiku ajalugu. Keskendusin arbuskulaarmükoriisaseentele – seenerühmale, kes elab tihedas sümbioosis taimede juurtega ja aitab taimedel mullast toitaineid omastada. Uurisin neid seeni põllumajandusmaastikes, Tartu linna rohealadel ja Eesti metsades. Võrdlesin nende elurikkuse mustreid ka teiste mullaseente ja linnamuldade bakteritega. Tulemused näitasid, et tänapäeva mulla mikroobikoosluste kujunemises on endiselt näha mineviku maastike mõju. Põllumajandusmuldades oli arbuskulaarmükoriisaseente liigirikkus suurem neis proovikohtades, mille läheduses leidus juba enam kui sada aastat tagasi rohkem looduslikke elupaiku nagu metsad ja niidud. Tartu rohealadel oli seente mitmekesisus suurem neis paikades, mis olid minevikus rohumaadele lähemal. Metsades eelistasid mõned mikroobirühmad metsarikkamaid maastikke, teised olid aga mitmekesisemad seal, kus ümbruskonnas oli metsi vähem. Doktoritöö näitas ka seda, et erinevad mikroobirühmad ei ole maastikumuutustele tundlikud ühtemoodi. Osa mustreid oli seotud mineviku maastikega, teised sõltusid rohkem tänapäevasest maakasutusest, mulla toitainetest või hooldusviisidest. Näiteks oli linnamuldade bakterite mitmekesisus suurem seal, kus kasvas rohkem taimeliike ja läheduses leidus rohkem metsatukke. Minu töö näitab, et mulla elurikkuse hoidmisel tuleb arvestada nii mineviku kui ka tänapäeva maastikega. Rohumaade, metsade ja teiste poollooduslike elupaikade kaitsmine ning taastamine aitab säilitada mulla elurikkust, mis aitab ökosüsteemidel toimida. The soils around us are full of hidden life, although some landscapes support much richer microbial communities than others. Soil fungi and bacteria help plants grow, recycle nutrients and support healthy ecosystems. Yet these microbial communities are often overlooked when landscapes are changed by human activities. In my thesis, I studied how soil microbes are shaped not only by current conditions, but also by the history of the surrounding landscape. I focused on arbuscular mycorrhizal fungi, a group of fungi that live in close association with plant roots and help plants obtain nutrients from the soil. I studied these fungi in agricultural fields, urban green spaces in the city of Tartu, and forests in Estonia. I also compared their patterns with those of other soil fungi and urban soil bacteria. The results show that today’s soil microbial communities can still reflect what the landscape looked like in the past. In agricultural fields, the number of arbuscular mycorrhizal fungal species was higher where natural habitats, such as forests and meadows, had been nearby more than a century ago. In urban green spaces in Tartu, fungal diversity was higher in places that had been closer to grasslands in the past. In forests, some groups were more diverse where there was more forest around them, while others were more likely present where the surrounding landscape was less forested. The thesis shows that not all microbial groups respond in the same way. Some patterns were related to past landscapes, while others were more strongly linked to current land use, soil nutrients or management. For example, urban soil bacteria were more diverse where plant diversity was higher and where there were more nearby woodlands. My work highlights that soil biodiversity management should consider both past and present landscapes. Protecting and restoring grasslands, woodlands and other semi-natural habitats ca help maintain soil biodiversity that supports healthy ecosystems.