Onderzoekers van KAUST, met collega's in Italië en Griekenland, hebben de bacteriële inhoud geanalyseerd van de bodem gevormd achter de terugtrekkende Midtre Lovénbreen Arctic gletsjer op het eiland Svalbard, Noorwegen, een van 's werelds meest noordelijke bewoonde gebieden.

"Microben zijn de belangrijkste factor die verantwoordelijk is voor bodemvorming, omdat ze de enige vorm van leven zijn die in extreme omstandigheden kan leven waar water en voedingsstoffen schaars zijn, " legt Marco Fusi uit, een postdoc bij KAUST en een van de co-auteurs van de studie. "Hun aanpassing aan dergelijke omstandigheden triggert de mechanismen die de bodem vormen, mossen toelaten, en planten om zich te vestigen. Terugtrekkende gletsjers bieden een uniek model om te bestuderen hoe de bodem wordt gevormd uit gesteente, " hij zegt.

Het team bemonsterde de grond van zeven locaties die door de terugtrekkende gletsjer waren blootgesteld van acht tot meer dan 1. 900 jaar geleden. Op elke locatie, er zijn monsters genomen van de 'rhizosfeer'-grond die stevig vastzit aan de wortels van de paarse steenbreekplant en van 'bulk'-grond die niet in contact komt met de wortels van een zichtbare plant.

De onderzoekers categoriseerden de bodemmonsters ook volgens hun ontwikkelingsstadium:'onvruchtbare grond' vertegenwoordigde de sites die tot 43 jaar oud waren, 'ontwikkelingsgrond' was afkomstig van locaties van 66 en 106 jaar oud, en volgroeide grond kwam van de twee locaties die 156 en meer dan 1 waren 900 jaar oud.

"We hebben laten zien dat bodemvorming geen lineair proces is dat met de tijd meegaat, "zegt Fusi. "In plaats daarvan, het vordert door stappen die worden veroorzaakt door veranderingen die worden gemedieerd door micro-organismen."

Het microbiële gehalte van de bodem varieerde sterk, afhankelijk van het ontwikkelingsstadium en tussen bulk- en rhizosfeerbodems binnen elk stadium. Bacteriën die verband houden met bodemvruchtbaarheid werden in de rhizosfeer steeds meer verrijkt naarmate de bodem zich verder ontwikkelde. Bacteriële gemeenschappen in bulkbodems waren complexer in hun vroege ontwikkelingsstadia.

“Microben versterken de bodemstructuur die bepalend is voor een betere waterretentie en nutriëntenbeschikbaarheid. ze werken als bio-conditioners die bijdragen aan de vestiging en overleving van planten, ", zegt Fusi. "Microben die deze dorre ontwikkelende bodems koloniseren, kunnen een veelbelovend hulpmiddel zijn om landbouw- en rehabilitatieprojecten in droge omgevingen te beschermen, " hij zegt.

"De Svalbard-gletsjermorenen vertegenwoordigen een unieke omgeving waar alle stadia die betrokken zijn bij bodemvorming tegelijkertijd in een beperkte ruimte naast elkaar bestaan, " zegt Ramona Marasco, ook een KAUST-postdoc en co-auteur.

"Ondanks het zeer verschillende temperatuurregime van Spitsbergen in vergelijking met het Midden-Oosten, deze twee omgevingen hebben te maken met vergelijkbare dynamiek en processen die worden geregeerd door waterschaarste en slechte waterretentie, " voegt Marasco toe. "Ons team, onder leiding van professor Daniele Daffonchio, heeft tot doel de ecologische processen en functionele mechanismen te onderzoeken die micro-organismen toepassen om water in de bodem vast te houden en de vestiging van planten te bevorderen. Dit zou aanwijzingen kunnen geven voor het begrijpen van de processen die plaatsvinden tijdens woestijnvorming in hete, droge omgevingen, " ze zegt.

Het team onderzoekt nu de rol van micro-organismen in de hete, dorre bodems van Saoedi-Arabië en Afrika, inclusief hun invloed op aan de woestijn aangepaste gewassen, zoals de dadelpalm. Ze bestuderen ook micro-organismen die bijdragen aan het vermogen van de bodem om water vast te houden en van plantenwortels om droogte te verdragen.