Как и приложение для доставки еды на большие расстояния без видимой автомагистрали, грибы, которые ассоциируются с кустарниками с неглубокими корнями в тундре, получают доступ к глубоким запасам азота, высвобождаемым при таянии вечной мерзлоты. Выводы ученых из Университета Северной Аризоны, опубликованные на этой неделе в журнале New Phytologist, могут изменить представление ученых о том, кто и как получает доступ к питательным веществам из вечной мерзлоты.
«Это просто не соответствует парадигме того, как мы думаем, что эти растения и их микоризные партнеры работают вместе», - сказала ведущий автор Ребекка Хьюитт из Центра наук об экосистемах и обществе (Ecoss) в НАУ.«Раньше мы думали, что только растения с расширенной корневой системой могут получить доступ к питательным веществам вблизи фронта таяния вечной мерзлоты. Но мы увидели, что все эти растения использовали глубокий азот, независимо от того, была ли у них глубокая корневая система или нет, что позволяет предположить, что микоризные партнеры могут обеспечить доступ к питательным веществам. глубокий, холодный стол вечной мерзлоты."
По мере того, как исследователи стремятся лучше понять углеродный цикл и то, как потепление в Арктике повлияет на количество парниковых газов в атмосфере Земли, это открытие предлагает подсказки о том, куда пойдут азот и углерод, высвобождаемые при таянии вечной мерзлоты. Если растущее растительное сообщество в тундре может получить доступ к азоту, выделяемому таянием вечной мерзлоты, то эта грибковая связь с фронтом таяния может помочь компенсировать потери углерода, поскольку чем больше азота, тем больше растительной биомассы вытягивает углерод из атмосферы.
Чтобы увидеть, какие организмы поглощают азот из вечной мерзлоты, Хьюитт и ее команда, включая старшего автора и профессора Ecoss Мишель Мак, добавили изотопный индикатор азот-15 в почву на «фронте таяния». или там, где вечная мерзлота встречается с незамерзшим «активным слоем» почвы с длинными иглами. Этот изотоп азота тяжелее, чем более распространенный азот-14, и, подобно пищевому красителю, добавленному в вазу для цветов, позволяет исследователям точно наблюдать, куда он уходит. Команда подождала 24 часа, а затем собрала растения и взяла образцы грибов с кончиков корней кустарников и глубокого активного слоя почвы. Когда они секвенировали ДНК и РНК грибов, они смогли увидеть, какие грибы помогли растениям поглощать тяжелый азот со стола вечной мерзлоты. Оба эрикоидных микоризных кустарника с неглубокой корневой системой, эктомикоризные кусты получали азотные инфузии от своих грибковых партнеров.
Если уменьшить масштаб, это исследование может иметь значение для исследователей и компьютерных моделей, которые предсказывают, куда попадают азот и углерод как на региональном, так и на глобальном уровнях. Хьюитт сказал, что на сегодняшний день модели, учитывающие выделение азота из вечной мерзлоты, не рассматривают его как фактор в масштабе экосистемы. Но если все растения смогут подключиться к этому источнику, ситуация может измениться.
«Тот факт, что глубинный азот может поглощаться и сохраняться в биомассе растений или, возможно, в биомассе грибов, означает, что меньше азота уносится в реки или в виде закиси азота», - сказал Хьюитт.
Следующим шагом для Хьюитта является изучение того, удерживают ли эти корневые грибы часть азота и почему.
"Какая часть этого азота остается в грибах? Нам нужно изучить это, чтобы понять, какая часть этого запаса азота доступна для удобрения растений в будущем."
Этой весной Хьюитт и Мак также координируют запуск Arctic Underground Network, международной исследовательской сети по синтезу корневых и ризосферных процессов в холодных почвенных экосистемах. Первая встреча состоится в марте в рамках Недели саммита арктической науки в Акюрейри, Исландия, при поддержке Международного комитета арктической науки.