Со времен промышленной революции количество углекислого газа в атмосфере резко увеличилось. Исследователи из Университета Нью-Гэмпшира решили определить, как повышение концентрации углекислого газа и изменение климата могут изменить растительность, такую как леса, пахотные земли и 40 миллионов акров американских газонов. Они обнаружили, что подсказки могут лежать в неожиданном источнике - грибах.
Исследователи сосредоточились на американских газонах, потому что они знали, что трава может играть ключевую роль в глобальном углеродном цикле, поскольку она вытягивает углерод из атмосферы во время фотосинтеза; процесс, используемый растениями для поглощения и использования энергии солнечного света и преобразования ее в химическую энергию. Большинство газонов в Соединенных Штатах похожи, но различаются в зависимости от региона относительными пропорциями двух основных типов трав: трав C3 и трав C4, которые используют различные метаболические пути для фотосинтеза. Однако, в отличие от деревьев, которые год за годом строят кольца, трава почти ничего не оставляет для изучения, поэтому исследователи творчески подошли к изучению грибов, которые питаются углеродом на газонах.
«Мы подумали, что грибы могут быть ценным индикатором реакции газонов на уровень углекислого газа в экосистемах, потому что они питаются мертвой травой и мусором, или углеродом, которые газоны или другие растения помещают в землю», - сказал он. Эрик Хобби, профессор экологии суши в UNH и ведущий автор исследования. «Поскольку измерять травинки в пастбищных экосистемах на протяжении десятилетий сложно, мы обратились к грибам, которые широко доступны благодаря ранее собранным образцам в лабораториях и музеях».
В исследовании, опубликованном в Журнале геофизических исследований: биогеонауки и представленном в качестве статьи в журнале Eos Американского геофизического союза, Хобби, статистик UNH Эрнст Линдер и их коллеги изучили изотопные данные образцов гриба Amanita thiersii, собранный в период с 1982 по 2009 год в 26 местах на юго-востоке и юге центральной части США. Ученые объединили эти данные с информацией о температуре, осадках и концентрации углекислого газа за тот же период, чтобы посмотреть на конкуренцию между двумя видами травы, C3 и C4.
C3 травы, такие как пшеница, овес и райграс, называются растениями холодного сезона и процветают в диапазоне температур от 65° до 75° по Фаренгейту. C4 растения, в том числе кукуруза, росичка и голубика, цветут в более теплой и сухой среде. Эти теплолюбивые растения и более эффективны, чем растения С3 при фотосинтезе при низких концентрациях углекислого газа.
Исследователи обнаружили, что грибы Amanita thiersii оказались хорошими интеграторами углерода в газонных травах. Температура оказывала доминирующее климатическое влияние на распространение трав C3 по сравнению с C4. По мере увеличения содержания углекислого газа в атмосфере в течение этих десятилетий между 1982 и 2009 годами и повышения температуры изменения в конкуренции и росте трав отражались на углероде Amanita thiersii. С повышением температуры на каждый 1 °C доля углерода из C3 трав, обнаруженных в Amanita thiersii, уменьшалась на 12%. Но исследователи также обнаружили, что относительная доля трав C3 увеличилась на 18,5% в ответ на увеличение концентрации углекислого газа с 341 до 387 частей на миллион. Это говорит о том, что повышение уровня углекислого газа уже влияет на конкуренцию растений в американском ландшафте и что сохранившиеся образцы растений и грибов можно было бы более широко использовать для изучения текущей реакции на глобальные изменения.