Miris tla otkriva što se događa ispod površine: znanstvenici razvijaju elektronički nos

Šaka zemlje može izgledati kao obična smeđa masa, ali njezin miris otkriva da se ispod površine odvija čitav mikroskopski svijet. Gljive i bakterije proizvode hlapljive spojeve koji stvaraju karakteristične mirisne profile tla. Istraživanje ekologa Rose Boone pokazuje da bi se ti profili jednog dana mogli koristiti za jednostavnije praćenje zdravlja tla.

Ideja nije potpuno nova. Poljoprivrednici su i prije mirisali zemlju kako bi procijenili njezino stanje, no takav je postupak teško standardizirati. Boone je zato pokušala uhvatiti mirise u kontroliranim uvjetima i usporediti ih s načinom na koji se različitim travnjacima upravlja. Uzorci su prikupljeni na 18 travnjaka u nizozemskom području Ooijpolder.

Travnjaci su se razlikovali po količini umjetnog gnojiva, korištenju organskog gnoja i razini raznolikosti biljaka. Istraživačica je u tlo postavila velike cijevi s otvorima kroz koje su mirisi mogli ulaziti. U njima se nalazila manja cijev povezana s pumpom. Pumpa je izvlačila zrak iz tla, a mirisni spojevi zadržavali su se na materijalu koji je poslije analiziran u laboratoriju.

Analiza je identificirala 75 različitih mirisa. Njih 16 pokazalo se posebno korisnima za razlikovanje načina upravljanja zemljištem. Devet spojeva povećavalo se kako je upravljanje postajalo ekstenzivnije, dok se sedam smanjivalo. Posebno su se istaknuli aldehidi, spojevi koje u velikoj mjeri proizvode gljive i koji su osjetljivo reagirali na promjene u okolišu tla.

Zašto je to važno? Zdravo tlo nije samo podloga za biljke. U njemu žive zajednice gljiva i bakterija koje sudjeluju u kruženju hranjivih tvari, razgradnji organske tvari i zadržavanju ugljika. U drugom istraživanju Boone i suradnici uočili su da ekstenzivnije upravljani travnjaci imaju posebne gljivične zajednice, više ugljika u tlu i aktivniji život mikroorganizama.

Takvo tlo može biti otpornije na sušna razdoblja i druge vremenske ekstreme. Poljoprivrednici koji smanjuju upotrebu umjetnih gnojiva ili povećavaju raznolikost biljaka zato trebaju jednostavan način da prate učinak promjena. Redovito slanje uzoraka na složenu DNK analizu može biti skupo i nepraktično, dok bi senzor koji prepoznaje mirisne spojeve bio dostupniji.

Elektronički nos još ne postoji kao gotov terenski uređaj, a miris sam po sebi ne može zamijeniti sve druge analize. Potrebno je provjeriti kako se profili mijenjaju u različitim klimama, vrstama tla i sezonama. Ipak, istraživanje pokazuje da ono što osjetimo nakon kiše nije samo ugodan miris zemlje. To bi mogao biti jednostavan trag o stanju cijelog ekosustava skrivenog pod našim nogama.

Miris zemlje najpoznatiji je nakon kiše, kada se iz tla oslobađaju spojevi poput geosmina. No istraživanje ne pokušava samo objasniti ugodan miris mokre zemlje. Cilj je pronaći čitav skup hlapljivih molekula koji zajedno daju sliku mikrobne zajednice. Jedan spoj rijetko bi bio dovoljan za zaključak, ali kombinacija više njih može djelovati poput kemijskog otiska.

Takav pristup mogao bi pomoći u usporedbi parcela kroz vrijeme. Ako se na zemljištu promijeni količina gnojiva, biljnih vrsta ili organske tvari, promijenit će se i zajednica organizama koja ondje živi. Promjena mirisnog profila tada bi mogla upozoriti na posljedice prije nego što postanu vidljive kroz slabiji rast biljaka ili manju otpornost na sušu.

Ipak, između laboratorijskog pokusa i uređaja koji bi poljoprivrednik koristio na terenu postoji nekoliko koraka. Senzor bi morao raditi u različitim temperaturama i razinama vlage, razlikovati prirodne sezonske promjene od posljedica upravljanja te davati rezultate koje je moguće usporediti među različitim vrstama tla. Potrebne su i dodatne studije izvan 18 travnjaka obuhvaćenih ovim istraživanjem.

Prednost elektroničkog nosa bila bi u tome što ne bi nužno zahtijevao uništavanje uzorka. U kombinaciji s klasičnim mjerenjima, analizom biljaka i povremenim DNK testovima mogao bi postati brz alat za nadzor. To ne bi zamijenilo stručnjaka, ali bi mu omogućilo da ranije uoči promjene i odluči gdje je potrebna detaljnija analiza.