Thuốc kháng sinh cho vật nuôi và nhiệt độ tăng cao phá vỡ các cộng đồng vi sinh vật trong đất

Một nghiên cứu mới do Jane Lucas, nhà sinh thái học cộng đồng tại Viện Nghiên cứu Hệ sinh thái Cary chủ trì, đã điều tra tác động tương tác của nhiệt độ tăng và một loại kháng sinh vật nuôi phổ biến đối với vi sinh vật trong đất. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng nhiệt và thuốc kháng sinh phá vỡ các cộng đồng vi sinh vật trong đất, làm suy giảm hiệu quả, khả năng chống chịu với căng thẳng trong tương lai và khả năng giữ các-bon của vi sinh vật trong đất. Nghiên cứu sẽ được đăng tải trên tạp chí Sinh học đất và Hóa sinh số tháng 12.

Lucas cho biết: Hầu hết các nghiên cứu về sức khỏe của đất đều chỉ kiểm tra một yếu tố gây căng thẳng tại một thời điểm. Ở đây, chúng tôi muốn khám phá đồng thời tác động của nhiệt độ ấm lên và kháng sinh, để hiểu về cách hai yếu tố gây căng thẳng này ngày càng tăng tác động đến đất.

Monensin được chọn vì nó là một loại kháng sinh phổ biến được sử dụng rộng rãi ở các trang trại chăn nuôi gia súc. Monensin không đắt, dễ sử dụng, không cần chỉ thị về thức ăn thú y và không được sử dụng làm thuốc chữa bệnh cho người. Giống như nhiều loại thuốc kháng sinh, Monensin chuyển hóa kém; phần lớn kháng sinh vẫn còn hoạt tính sinh học khi đi vào môi trường qua chất thải động vật.

Nhóm nghiên cứu đã thu thập các mẫu đất thảo nguyên từ vùng đất được bảo tồn ở phía bắc Idaho, nơi không có vật nuôi thả rông. Thảm thực vật tại địa điểm thu gom, chủ yếu là đồng cỏ cao, đại diện cho đồng cỏ chăn nuôi điển hình - không có đầu vào từ chất thải gia súc.

Các mẫu đất được xử lý với liều lượng cao, liều lượng thấp hoặc không có liều lượng kháng sinh; chúng được nung ở ba nhiệt độ khác nhau và để ủ trong 21 ngày. Nhiệt độ được thử nghiệm (15, 20 và 30°C) đại diện cho sự thay đổi theo mùa cộng với dự báo ấm lên trong tương lai. Đối với mỗi lần xử lý, nhóm nghiên cứu đã theo dõi sự hô hấp của đất, độ chua, thành phần và chức năng của cộng đồng vi sinh vật, chu kỳ các-bon và nitơ, và sự tương tác giữa các vi sinh vật.

Họ phát hiện ra rằng với nhiệt độ gia tăng và việc bổ sung kháng sinh, vi khuẩn bị tiêu diệt, cho phép nấm thống trị và đồng nhất - dẫn đến tổng số vi sinh vật ít hơn và tính đa dạng vi sinh vật nói chung kém hơn. Chỉ riêng thuốc kháng sinh đã làm giảm hiệu quả của vi sinh vật. Chỉ riêng nhiệt độ tăng đã làm tăng sự hô hấp của đất và lượng các-bon hữu cơ hòa tan. Sự gia tăng các bể chứa các-bon không bền này có thể dẫn đến giảm khả năng lưu trữ các-bon dài hạn.

Lucas nói: “Chúng tôi đã thấy những thay đổi thực sự trong cộng đồng vi sinh vật đất ở cả việc bổ sung liều lượng thấp và liều lượng cao. Nhiệt độ tăng càng làm trầm trọng thêm tác dụng kháng sinh này, với các cộng đồng vi sinh vật khác biệt xuất hiện ở mỗi nhiệt độ được thử nghiệm. Trong các tập hợp này, chúng tôi thấy sự đa dạng giảm và ít vi sinh vật hơn. Nhìn chung, những thay đổi này có thể làm giảm khả năng phục hồi của đất đối với các căng thẳng trong tương lai”.

“Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng nhiệt và kháng sinh làm tăng hô hấp của vi sinh vật, làm giảm hiệu quả của vi sinh vật. Về cơ bản, vi khuẩn phải làm việc nhiều hơn để tồn tại khi chúng ở trong một môi trường nóng chứa nhiều kháng sinh. Hiệu quả của vi sinh vật giảm xuống có thể khiến đất tích trữ ít các-bon hơn trong thời gian dài”.

Vì các vi sinh vật trong đất phải làm việc nhiều hơn (và không hiệu quả) để xử lý các-bon, nên ít được chuyển hóa thành dạng hữu cơ ổn định lưu trữ trong đất. Thay vào đó, nhiều các-bon đi-ô-xít được thải vào khí quyển dưới dạng khí. Hiệu ứng này có thể biến một bể chứa các-bon quan trọng thành một nguồn các-bon, làm trầm trọng thêm các tác động của biến đổi khí hậu.

Tác giả nghiên cứu Michael Strickland, Phó Giáo sư tại Khoa Hệ thống Đất và Nước của Đại học Idaho, nói: “Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm tra đồng thời nhiều yếu tố gây căng thẳng để hiểu đầy đủ hơn về cách đất và các chức năng thiết yếu đang thay đổi như thế nào”.

Lucas kết luận: “Nông nghiệp, môi trường và sức khỏe cộng đồng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Việc hiểu cách nhiều yếu tố gây căng thẳng hình thành các vi sinh vật trong đất là rất quan trọng để hỗ trợ sức khỏe của đất trước sự thay đổi toàn cầu. Nếu chúng ta không quản lý được các tác động tương tác, khả năng lưu trữ các-bon trong đất và sản xuất cây trồng có thể bị đe dọa. Ngoài các nỗ lực giảm thiểu khí hậu trên diện rộng, việc hạn chế đầu vào của kháng sinh vào môi trường có thể giúp bảo vệ đất”.

Nguyễn Minh Thu (Theo sciencedaily) - mard.gov.vn