Effect of forest fire intensity on diversity, biomass and activity of plant-associated microorganisms

Abstract

Četnost a intenzita lesních požárů se v důsledku změny klimatu nebývale zvyšuje a ovlivňuje ekosystémy po celém světě. Půdní houby a bakterie mají zásadní význam pro regeneraci rostlin po požáru a koloběh živin, proto je velmi důležité popsat, jak je požár ovlivňuje. Hlavním cílem této práce je prozkoumat vliv různé míry poškození vegetace požárem v lesích mírného pásma na mikrobiální společenstva se zaměřením na mikroorganismy vázané na rostliny. Mikrobiální biomasa, extracelulární enzymy, diverzita a složení houbových a bakteriálních taxonů a houbových funkčních gild spolu s půdními charakteristikami byly zkoumány mezi třemi úrovněmi intenzity požáru během 14 měsíců po nedávném rozsáhlém lesním požáru ve smíšeném lese v Národním parku České Švýcarsko. Mikrobiální společenstva byla studována pomocí metabarcodingu oblastí ITS2 rRNA u hub a 16S u bakterií, sekvenovaných na platformě Illumina MiSeq. Bylo prokázáno, že jak požár mírné (zničení podrostové vegetace a opadu), tak silné (zničení veškeré vegetace a většiny půdní organické hmoty) intenzity vedl k významnému snížení mikrobiální biomasy a většiny extracelulárních enzymatických aktivit, přičemž účinky přetrvávaly po dobu 14 měsíců trvání studie. Lesní požár vedl ke snížení houbové, ale nikoli bakteriální druhové diverzity. Složení houbových a...

Wildfires are increasing in frequency and severity at an unprecedented rate due to climate change, affecting ecosystems worldwide. Soil fungi and bacteria are critical for post-fire plant regeneration and nutrient cycling, so it is crucial to describe how fire affects them. The aim of this thesis was to determine the impacts of different levels of vegetation destruction by wildfire in temperate forests on microbial communities, with a particular focus on plant-associated soil microorganisms. Microbial biomass, extracellular enzymes, richness and composition of fungal and bacterial taxa and fungal functional guilds, together with soil characteristics, were investigated between three levels of burn severity during a 14-month period following a recent large-scale wildfire in a mixed forest in the Bohemian Switzerland National Park. The microbial communities were studied using metabarcoding sequencing techniques targeting the ITS2 region for fungi and 16S for bacteria, sequenced on the Illumina MiSeq platform. It was demonstrated that both mild (destruction of understory vegetation and litter) and severe (destruction of all vegetation and majority of soil organic matter) burns resulted in a significant reduction in microbial biomass and most extracellular enzyme activities, with persistent effects over...