Forskare vid KAUST, med kollegor i Italien och Grekland, har analyserat bakterieinnehållet i jorden som bildas bakom den vikande Midtre Lovénbreen arktiska glaciären på ön Svalbard, Norge, ett av världens nordligaste bebodda områden.

"Mikrober är den viktigaste faktorn som ansvarar för markbildning eftersom de är den enda livsformen som kan leva under extrema förhållanden där vatten och näringsämnen är knappa, " förklarar Marco Fusi, en postdoc vid KAUST och en av studiens medförfattare. "Deras anpassning till sådana förhållanden utlöser de mekanismer som bildar jord, tillåta mossor, och växter att bosätta sig. Vikande glaciärer erbjuder en unik modell för att studera hur jord bildas från berggrunden, " han säger.

Teamet tog prov på jorden från sju platser exponerade av den vikande glaciären från åtta till mer än 1, 900 år sedan. På varje plats, prover togs från "rhizosphere"-jorden som håller tätt fast vid rötterna av lila saxifrage-växten och från "bulk"-jord som inte är i kontakt med rötterna på någon synlig växt.

Forskarna kategoriserade också jordproverna efter deras utvecklingsstadium:"bar jord" representerade platser som var upp till 43 år gamla, 'utvecklingsjord' kom från platser 66 och 106 år gamla, och mogen jord kom från de två platserna som var 156 och fler än 1, 900 år gammal.

"Vi visade att bildningen av jord inte är en linjär process som går med tiden, " säger Fusi. "Istället, det fortskrider genom steg som utlöses av förändringar medierade av mikroorganismer."

Det mikrobiella innehållet i jorden varierade mycket beroende på dess utvecklingsstadium och mellan bulk- och rhizosfärjordar inom varje stadie. Bakterier förknippade med markens bördighet blev alltmer anrikade i rhizosfären i takt med att jorden blev mer utvecklad. Bakteriesamhällen i bulkjord var mer komplex i sina tidiga utvecklingsstadier.

"Mikrober förbättrar markstrukturen som bestämmer en förbättrad vattenretention och näringstillgänglighet. På detta sätt, de fungerar som biokonditioneringsmedel som bidrar till etablering och överlevnad av växter, " säger Fusi. "Mikrober som koloniserar dessa torra utvecklingsjordar kan representera ett lovande verktyg för att skydda jordbruk och rehabiliteringsprojekt i torra miljöer, " han säger.

"Svalbards glaciärmoräner representerar en unik miljö där alla stadier som är involverade i markbildning samexisterar samtidigt i ett begränsat utrymme, " säger Ramona Marasco, även KAUST postdoc och medförfattare.

"Trots den mycket annorlunda temperaturregimen på Svalbard jämfört med Mellanöstern, dessa två miljöer hanterar liknande dynamik och processer som styrs av vattenbrist och dålig vattenretention, " tillägger Marasco. "Vårt team, ledd av professor Daniele Daffonchio, syftar till att undersöka de ekologiska processer och funktionella mekanismer som mikroorganismer implementerar för att hålla kvar vatten i marken och gynna växtetablering. Detta kan ge ledtrådar för att förstå de processer som sker under ökenspridning i varma torra miljöer, " hon säger.

Teamet undersöker nu mikroorganismernas roll i det varma, torra jordar i Saudiarabien och Afrika, inklusive deras inflytande på ökenanpassade växter, till exempel dadelpalmen. De studerar också mikroorganismer som bidrar till markens förmåga att hålla kvar vatten och växternas rotsystem att tolerera torka.