mgr Karolina Furtak realizowała w 2018 roku temat badawczy pt. Wpływ letnich powodzi na zmiany bioróżnorodności strukturalnej i funkcjonalnej mikrobiomu wybranych mad rzecznych.
Projekt był realizowany w ramach dotacji dla młodych naukowców ze środków MNiSW w IUNG-PIB w 2018 roku.
Opiekunem naukowym była dr hab. Anna Gałązka.
Wyniki badań zostały opublikowane w następujących pracach:
1) Furtak K., Grządziel J., Gałązka A., Niedźwiecki J. (2019): Analysis of Soil Properties, Bacterial Community Composition, and Metabolic Diversity in Fluvisols of a Floodplain Area. Sustainability, 11, 14, 3929; http://10.3390/su11143929
2) Furtak K., Gałązka A., Niedźwiecki J. (2020): Changes in soil enzymatic activity caused by hydric stress. Polish Journal of Environmental Studies, 29, 4, 1-8; https://doi.org/10.15244/pjoes/112896
3) Furtak K., Grządziel J., Gałązka A., Niedźwiecki J. (2020): Prevalence of unclassified bacteria in the soil bacterial community from floodplain meadows (fluvisols) under simulated flood conditions revealed by a metataxonomic approach. Catena, 188, 104448; http://10.1016/j.catena.2019.104448
Założenia i cel badań
Projekt miał na celu wstępną analizę dynamiki zmian zachodzących w bioróżnorodności funkcjonalnej i strukturalnej wybranych mad rzecznych zachodzących podczas letnich, krótkotrwałych powodzi.
Projekt obejmował trzy etapy prac: 1) analizę świeżych próbek glebowych; 2) symulację warunków powodzi w doświadczeniu wazonowym (14 dni); 3) osuszanie próbek glebowych po zalaniu (56 dni).
Materiał i metody badawcze
W pierwszym etapie pobrano świeże próbki trzech różnych mad rzecznych (średniej, lekkiej i bardzo lekkiej) oraz dokonano następujących oznaczeń fizyko-chemicznych parametrów gleby, aktywności enzymatycznej oraz zawartości węgla i azotu w biomasie drobnoustrojów. Określono aktywność metaboliczną bakterii i grzybów glebowych w badanych madach (EcoPlate i FF Plate Biolog®) oraz dokonano analizy strukturalnej społeczności bakterii i grzybów w badanych madach rzecznych z zastosowaniem sekwencjonowania następnej generacji (NGS) regionów zmiennych 16S rRNA dla bakterii i ITS dla grzybów. Pobrano również wodę z Wisły, a następnie określono różnorodność strukturalną i funkcjonalną mikrobiomu w niej występującego.
Kolejnym etapem projektu było przeprowadzenie doświadczenia mającego na celu zasymulowanie warunków powodzi na wybranych madach rzecznych. Wybrane mady rzeczne umieszczono w plastikowych, transparentnych pojemnikach i zalano wodą rzeczną. Wodę utrzymywano na poziomie 5 cm nad powierzchnią gleby przez 14 dni. W tym czasie dwukrotnie pobrano próbki do badań (po 7 i 14 dniach zastoju wody). Ostatnim etapem badań było osuszanie mad rzecznych. Po 14 dniach zastoju wody doprowadzono do jej naturalnego odcieknięcia, a następnie pozostawiono mady do osuszania przez 56 dni.
Wyniki
Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że zastój wody na glebach miał wpływ na takie parametry jak: odczyn gleby, aktywność enzymatyczna, ale przede wszystkim na skład oraz aktywność metaboliczną społeczności bakterii i grzybów glebowych.Projekt pozwolił na potwierdzenie głównej hipotezy badawczej – nagłe warunki zwiększonej wilgotności w glebie doprowadziły do istotnych różnic w składzie mikrobiomu glebowego oraz aktywności biologicznej badanych mad rzecznych. 14-dniowy zastój wody spowodował wzrost różnorodności rodzajowej społeczności bakterii oraz spadek rodzajowej społeczności grzybów. Stwierdzono także, że dochodzi do przeniesienia z wody do gleby wybranych rodzajów bakterii.
W oparciu o uzyskane wyniki badań mgr Karolina Furtak wszczęła przewód doktorski. Tematem pracy doktorskiej jest Wpływ symulowanej powodzi na bioróżnorodność strukturalną i funkcjonalną mikrobiomu wybranych mad rzecznych. Promotorem jest dr hab. Anna Gałązka, prof. IUNG-PIB, a promotorem pomocniczym dr Jacek Niedźwiecki (Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów).
Seminarium poprzedzające otwarcie przewodu doktorskiego miało miejsce 03.12.2018 roku w IUNG-PIB.
Wyniki projektu były prezentowane na konferencjach:
- Prezentacja ustna na 53 Ogólnopolskiej Konferencji Mikrobiologicznej: Mikroorganizmy w zrównoważonym rolnictwie, ochronie środowiska i procesach biotechnologicznych w dniach 8-11.09.2019 w Poznaniu; Tytuł wystąpienia: Wpływ symulowanej powodzi na społeczność bakterii glebowych (Furtak K., Grządziel J., Gałązka A., Niedźwiecki K.),
Referat otrzymał nagrodę i dyplom za najlepszy referat podczas sesji Młodych Naukowców na 53 Ogólnopolskiej Konferencji Mikrobiologicznej pt. Mikroorganizmy w zrównoważonym rolnictwie, ochronie środowiska i procesach biotechnologicznych od Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. - Poster na 53 Ogólnopolskiej Konferencji Mikrobiologicznej: Mikroorganizmy w zrównoważonym rolnictwie, ochronie środowiska i procesach biotechnologicznych w dniach 8-11.09.2019 w Poznaniu; Tytuł posteru: Zmiany aktywności enzymatycznej gleby wywołane stresem wodnym oraz osuszaniem (Furtak K., Gałązka A., Ciotucha O.).
- Poster na IV Ogólnopolskim Sympozjum Mikrobiologicznym Metagenomy różnych środowisk w dniach 27-28.06.2019 w Lublinie; Tytuł posteru: Struktura społeczności bakterii w wodach Wisły (Furtak K., Grządziel J., Gałązka A.).
- Poster na IV Ogólnopolskim Sympozjum Mikrobiologicznym Metagenomy różnych środowisk w dniach 27-28.06.2019 w Lublinie; Tytuł posteru: Zmiany w społeczności mikroorganizmów glebowych wywołane zastojem wody (Furtak K., Gałązka A., Niedźwiecki J.).
- Poster na krajowej konferencji naukowej – Krajowa Platforma Glebowa: Usługi ekosystemowe gleb – wskaźniki i metody oceny w dniu 26.06.2019 w Warszawie; Tytuł posteru: Wpływ zalewania i osuszania gleby na wybrane parametry fizyko-chemiczne mad rzecznych z Małopolskiego Przełomu Wisły (Furtak K., Gałązka A., Niedźwiecki J.).
- Poster na międzynarodowej konferencji naukowej 8th International Conference For Young Researchers: Multidirectional Research in Agriculture, Forestry and Technology w dniach 25-27 kwietnia 2019, w Krakowie; Tytuł posteru: Impact of simulated flooding on the quality of the soil environment (Furtak K., Gałązka A.).
- Prezentacja ustna na krajowej konferencji naukowej pt. Bioróżnorodność funkcjonalna gleb Polski w dniach 18-19.10.2018 w Puławach; Tytuł wystąpienia: Wpływ symulowanych warunków powodzi na aktywność mikrobiologiczną mad rzecznych (Furtak K., Gałązka A.).
- Poster na krajowej konferencji naukowej pt. Bioróżnorodność funkcjonalna gleb Polski w dniach 18-19.10.2018 w Puławach; Tytuł posteru: Aktywność oraz różnorodność metaboliczna mikroorganizmów zasiedlających wybrane mady rzeczne z dorzecza Wisły (Furtak K., Gałązka A.).
