15 ноября 2023
Автор: Сергей
Крупное исследование, включающее 43 исследовательских участка в сети Лесной глобальной обсерватории Земли (ForestGEO), в том числе ряд деревьев в Исследовательском центре Тайсона, экологической полевой станции Вашингтонского университета в Сент-Луисе, помогло прояснить способность подземных грибов формировать леса.
От тропиков до крайнего севера грибы в почве, похоже, напрямую определяют количество и типы деревьев, которые могут расти на данной территории, говорит Джонатан Майерс, доцент кафедры биологии, чья работа в Тайсоне способствовала глобальным открытиям. Исследование было опубликовано в журнале Communications Biology.
Многие деревья зависят от особого сотрудничества с микоризными грибами, растущими вокруг их корней. Грибы снабжают дерево азотом, фосфором и другими питательными веществами, а дерево дает грибам углерод в виде сахара и липидов для получения энергии. «Это взаимовыгодное соглашение», — сказал Майерс.
Результаты этого исследования показывают, что грибы — это нечто большее, чем просто случайные знакомства со своими соседями-деревьями: грибы способствуют разнообразию или его отсутствию.
В частности, подземное движение вперед и назад помогает объяснить, почему тропические леса могут расти на небольшой территории несколькими видами деревьев, почему в лесах на крайнем севере и юге часто преобладают всего несколько видов и почему дубовые и гикориевые леса на Тайсон находится в середине спектра разнообразия.
«Исследование действительно сосредоточилось на одной из основных закономерностей экологии: леса становятся более разнообразными по мере приближения к экватору», — сказал Майерс.
Исследователи использовали математические модели и исследования деревьев, чтобы отслеживать влияние различных типов микоризных грибов на разнообразие. Как объяснил Майерс, они бывают двух основных типов: арбускулярные микоризы (AM) и эктомикоризы (EM). AM-грибы — «живые ископаемые», которые по сути идентичны грибам, которые были партнерами самых ранних растений, известных науке, — особенно распространены в тропиках. ЭМ-грибы, недавно появившиеся на сцене, становятся все более распространенными по мере удаления от экватора.
Исследование предполагает, что переход от одного типа грибов к другому имел серьезные последствия для разнообразия деревьев. AM-грибы — партнеры с равными возможностями, которые будут поддерживать практически любые виды AM-деревьев, живущие поблизости. Поскольку грибы не слишком разборчивы, любой саженец или саженец AM, пытающийся вырасти в данном месте, может рассчитывать на поддержку со стороны местной микоризы.
ЭМ-грибы, напротив, гораздо более проницательны и помогают только определенным видам деревьев, игнорируя все остальные. В результате саженец, который зависит от ЭМ-грибов, с большей вероятностью будет процветать, если он сможет делить пространство — и грибы — с представителем своего собственного вида. Таким образом, разборчивые грибы побуждают сообщества деревьев одного и того же вида группироваться вместе.
ЭМ-грибы также помогают защитить любимые виды деревьев от болезней. Как объяснил Майерс, это полезное действие на самом деле делает леса менее разнообразными. Если в лесу наблюдается вспышка заболевания, нацеленного на определенный тип дерева, может быть рискованно расти слишком близко к соседу того же вида. Но ЭМ-грибы снижают этот риск, делая деревья безопаснее расти рядом с себе подобными. AM-грибы не обеспечивают такой защиты от болезней, поэтому деревья в тропических лесах находят безопасность в разнообразии.
Лучшее понимание грибов помогает увидеть деревья Тайсона в перспективе, сказал Майерс. Примерно на полпути между тропиками и бореальными лесами северной Канады, Тайсон является домом для обоих видов грибов, рассмотренных в исследовании. Он также может похвастаться умеренным сочетанием деревьев — в основном разновидностей гикори и дубов — которые не отличаются ни диким разнообразием, ни безжалостным однообразием. По словам Майерса, позиция Тайсона между крайностями сделала его ценным источником данных для глобального исследования.
«На участке, который мы изучили, растет чуть более 40 различных видов деревьев, размер которого равен примерно 45 футбольным полям», — сказал Майерс. «В большинстве тропических лесов на участке такого размера обитают сотни различных видов. В бореальных лесах северной Канады их может быть менее 10».
По словам Майерса , чтобы лучше понять силы, способствующие разнообразию лесов , исследователи должны изучить, как именно грибы взаимодействуют с корнями деревьев на физическом и химическом уровне. «Нам предстоит еще много работы под землей», — сказал он.
