In gebieden die vaak overstromen, microbiële gemeenschappen moeten zich aanpassen aan herhaalde nat-droog cycli. Metabolische strategieën helpen hen te overleven, maar deze strategieën kunnen ook de nutriëntenkringloop en atmosferische emissies van bodems en sedimenten beïnvloeden. Een internationaal team van wetenschappers onderzocht bodems van rijstvelden om te begrijpen hoe microbiële gemeenschappen functioneren tijdens overstromingen. Hun werk suggereert het analyseren van koolstof dat microben die uit water worden gewonnen, van cruciaal belang kunnen zijn voor het begrijpen en modelleren van deze belangrijke gemeenschappen.

Hoe microben functioneren in vaak overstroomde bodems heeft grote gevolgen voor de gewasproductie, gedeeltelijk omdat ze voedingsstoffen aan planten kunnen leveren en atmosferische emissies uit de bodem kunnen stabiliseren of vrijgeven. Begrijpen hoe microbiële gemeenschappen in de bodem functioneren - voor, gedurende, en na overstromingen - kan wetenschappers helpen om gunstige veranderingen in die gemeenschappen beter te modelleren en te bevorderen.

Om te begrijpen hoe microbiële activiteit varieerde als reactie op overstromingen, wetenschappers bestudeerden drie soorten organisch materiaal die vaak voorkomen in drie soorten rijstvelden:gedroogd rijststro, verkoold rijststro, en rundermest. Teamleden kwamen van het SLAC National Accelerator Laboratory; Stanford universiteit; Zweedse universiteit voor landbouwwetenschappen; Universiteit van Californië, rivieroever; en EMSL, het Environmental Molecular Sciences Laboratory, een gebruikersfaciliteit van het Amerikaanse Department of Energy Office of Science. Terwijl andere studies een vergelijkbare benadering gebruikten om te kijken naar goed beluchte, hooggelegen bodem en eenvoudige koolstofverbindingen, of afzonderlijke micro-organismen, geen enkele onderzocht de volledige complexiteit van natuurlijke bodem- en koolstofsubstraten tijdens de overgang van droge naar overstroomde omstandigheden. Het team gebruikte EMSL's Fourier-transform ion cyclotron resonantie massaspectrometer om opgeloste koolstof te analyseren en observeerde vervolgens hoe het microbiële functioneren veranderde. Deze baanbrekende experimenten leverden verrassende resultaten op.

Niet alleen waren onderzoekers in staat om beter te begrijpen hoe microben ademden en energie verkregen tijdens overstroomde omstandigheden, maar ze ontdekten dat een focus op met water extraheerbare koolstof voldoende was om de microbiële ademhalingssnelheden van verschillende metabole strategieën te voorspellen. Hoewel meer diepgaande studies belangrijk zullen zijn om onderliggende functies te onthullen, de inzichten die uit deze studie zijn verkregen, geven wetenschappers een proxy om te beginnen met het modelleren van deze complexe interacties.