Spatial variability shapes microbial communities of permafrost soils and their reaction to warming
Notice bibliographique
Résumé
Climate change threatens the Earth’s biggest terrestrial organic carbon reservoir: permafrost soils. With climate warming, frozen soil organic matter may thaw and become available for microbial decomposition and subsequent greenhouse gas emissions. Permafrost soils are extremely heterogenous within the soil profile and between landforms. This heterogeneity in environmental conditions, carbon content and soil organic matter composition, potentially leads to different microbial communities with different responses to warming. The aim of the present study is to (1) elucidate these differences in microbial community compositions and (2) investigate how these communities react to warming. We performed short-term warming experiments with permafrost soil organic matter from northwestern Canada. We compared two sites characterized by different glacial histories (Laurentide Ice Sheet cover during LGM and without glaciation), three landscape types (low-center, flat-center, high-center polygons) and four different soil horizons (organic topsoil layer, mineral topsoil layer, cryoturbated soil layer, and the upper permanently frozen soil layer). We incubated aliquots of all soil samples at 4 °C and at 14 °C for 8 weeks and analyzed microbial community compositions (amplicon sequencing of 16S rRNA gene and ITS1 region) before and after the incubation, comparing them to microbial growth, microbial respiration, microbial biomass and soil organic matter composition. We found distinct bacterial, archaeal and fungal communities for soils of different glaciation history, polygon types and for different soil layers. Communities of low-center polygons differ from high-center and flat-center polygons in bacterial, archaeal and fungal community compositions, while communities of organic soil layers are significantly different from all other horizons. Interestingly, permanently frozen soil layers differ from all other horizons in bacterial and archaeal, but not fungal community composition. The 8-week incubations led to minor shifts in bacterial and archaeal community composition between initial soils and those subjected to 14 °C warming. We also found a strong warming effect on the community compositions in some of the extreme habitats: microbial community compositions of (i) the upper permanently frozen layer and of (ii) low-center polygons differ significantly for incubations at 4 °C and 14 °C. Yet, the lack of a community change in horizons of the active layer suggests that microbes are adapted to fluctuating temperatures due to seasonal thaw events. Our results suggest that warming responses of permafrost soil organic matter, if not frozen or water-saturated, may be predictable by current models. Process changes induced by short-term warming can be rather attributed to changes in microbial physiology than community composition. This work is part of the EU H2020 project “Nunataryuk”.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».