Скрытые хранители лесов: как подземные грибы определяют судьбу деревьев

Леса — это не только деревья, но и целый мир, скрытый под землей. В почве живут миллионы грибов, которые вступают в симбиоз с корнями деревьев, обмениваясь питательными веществами и углеродом. Эти грибы называются микоризными, и они играют ключевую роль в формировании биоразнообразия лесов.

Недавнее исследование, проведенное с участием 43 научных площадок в сети Forest Global Earth Observatory (ForestGEO), включая участок деревьев в Тайсонском исследовательском центре Вашингтонского университета в Сент-Луисе, показало, как разные типы микоризных грибов влияют на разнообразие и состав деревьев в разных климатических зонах.

Микоризные грибы делятся на два основных типа: арбускулярные (АМ) и эктомикоризные (ЕМ). АМ грибы — это «живые ископаемые», которые практически не изменились с тех пор, как вступили в симбиоз с первыми растениями на Земле. Они особенно распространены в тропиках, где они поддерживают множество видов деревьев, обладающих АМ симбиозом. ЕМ грибы — это более новые появления в эволюции, которые становятся все более частыми по мере удаления от экватора. Они специализируются на определенных видов деревьев, образуя ЕМ симбиоз.

Исследователи использовали математические модели и обследования деревьев, чтобы отследить влияние разных типов микоризных грибов на биоразнообразие. Они обнаружили, что смена одного типа грибов на другой имела серьезные последствия для разнообразия деревьев.

АМ грибы — это равноправные партнеры, которые готовы сотрудничать с любым видом дерева, имеющим АМ симбиоз. Поскольку грибы не слишком привередливы, любое саженце или молодое дерево, пытающееся расти в данном месте, может рассчитывать на поддержку от местных микориз. ЕМ грибы, напротив, гораздо более разборчивы и помогают только определенным видам деревьев, отвергая все остальные. В результате саженец, зависящий от ЕМ грибов, имеет больше шансов процветать, если он может делить пространство и грибы с представителем своего вида. Таким образом, привередливые грибы способствуют образованию сообществ деревьев одного вида, которые сгущаются вместе.

Это объясняет, почему тропические леса могут поддерживать множество видов деревьев на небольшой площади, почему леса в крайнем севере и юге часто доминируются всего несколькими видами, и почему дубово-гикориевые леса в Тайсонском центре находятся где-то посередине спектра разнообразия.

«Это исследование действительно сосредоточилось на одном из основных закономерностей в экологии, а именно, что леса становятся более разнообразными, чем ближе вы к экватору», — сказал Джонатан Майерс, доцент биологии, чья работа в Тайсонском центре внесла вклад в глобальные результаты.

Лучше 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 типов грибов, изученных в исследовании. Он также может похвастаться умеренным сочетанием деревьев, которое не является ни безумно разнообразным, ни непрерывно однообразным. Положение Тайсона между крайностями сделало его ценным источником данных для глобального исследования.

Исследование микоризных грибов не только раскрывает тайны лесов, но и помогает оценить их роль в углеродном цикле и климатическом регулировании. Грибы могут увеличивать или уменьшать скорость, с которой деревья поглощают и отдают углерод, в зависимости от типа симбиоза и условий окружающей среды. Например, ЕМ грибы могут ускорять поглощение углерода деревьями в условиях повышенной концентрации CO2 в атмосфере, тем самым снижая его воздействие на климат. Однако, если почва становится слишком сухой или жаркой, грибы могут перестать сотрудничать с деревьями и начать дышать больше углерода, чем они получают.

Таким образом, изучение подземных грибов позволяет лучше понять, как леса адаптируются к изменяющемуся климату и как они могут помочь смягчить его последствия. Это также подчеркивает важность сохранения и восстановления лесов, которые являются не только красивыми и полезными экосистемами, но и жизненно важными партнерами для нашей планеты.