Грибы, живущие на деревьях, выполняют важную функцию в лесной экосистеме, разрушая мертвую древесину. Это непростая задача, потому что древесина очень прочная. Он удерживается биополимером, известным как лигнин, который вместе с целлюлозой и гемицеллюлозой образует клеточную стенку древесных растений и придает древесине ее стабильность. Грибы способны расщеплять прочный лигнин и гибкие волокна целлюлозы, высвобождая ферменты, которые вызывают разложение полимеров и их минерализацию. В рамках цикла экосистемы остатки материала становятся частью гумусового слоя, который придает почве устойчивость и служит субстратом для нового поколения деревьев.
В ходе исследования исследователи UFZ посетили три зоны умеренных лесов в биосферном заповеднике Шорфхайде-Хорин, национальном парке Хайних и биосферном заповеднике Швабский Альб, где они выложили около 300 мертвых стволов одиннадцати различных деревьев. виды, каждый длиной до четырех метров. Деревья включали семь лиственных пород, таких как бук, дуб, тополь и ясень, и четыре хвойных породы: ель, сосна обыкновенная, пихта Дугласа и лиственница. Через три года они вернулись, чтобы посмотреть, какие грибковые сообщества прижились в стволах. Результаты оказались ошеломляющими: «Разнообразие грибов, живущих на деревьях, оказалось на порядок больше, чем считалось ранее», - говорит доктор Витун Пурахонг, почвенный эколог из UFZ в Галле и первый автор исследования.
Исследователи определили от 22 до 42 операционных таксономических единиц (OTU) на ствол. OTU - это научный термин, используемый молекулярными биологами для описания организмов, которые могут быть приравнены к отдельным видам из-за их ДНК, но еще не имеют собственного видового названия. Всего команда УФЗ выявила 1254 OTU в мертвых стволах. В предыдущем исследовании исследователи обнаружили всего 97 видов грибов, живущих на одних и тех же бревнах, - примерно в 12 раз меньше, чем ученые UFZ обнаружили сейчас. Мертвые хвойные деревья обычно имели большее видовое разнообразие грибов, чем большинство лиственных деревьев. Наибольшее разнообразие наблюдалось на пихте Дугласа, лиственнице и дубе, а наименьшее - на буке и грабе.
Причина, по которой экологи-почвоведы UFZ обнаружили так много разных видов грибов, заключается в современной молекулярной технике, которую они использовали. Исследователи использовали технологию секвенирования ДНК, известную как секвенирование нового поколения, чтобы определить ДНК-маркеры грибов, скрытых в древесине. В предыдущих подобных исследованиях документировались только плодовые тела грибов, растущих на поверхности погибших деревьев. Это породило ложное впечатление, что только небольшое количество видов грибов населяет мертвые деревья. «Это похоже на айсберг: большинство грибов не видно, потому что они находятся внутри стволов в виде мелкого мицелия», - говорит профессор Франсуа Буско, заведующий кафедрой почвенной экологии UFZ. Другими словами, видимые плодовые тела - это лишь крошечная часть всего грибкового сообщества, населяющего мертвое дерево.
Но дело не только в гораздо большем разнообразии грибов, чем предполагалось ранее. Почвенные биологи UFZ также обнаружили, что обитающие в древесине грибы предпочитают определенные породы деревьев, а не просто отдают предпочтение хвойным или лиственным деревьям, как предполагали ученые ранее. Они обнаружили семь таких различных грибковых сообществ на лиственных деревьях и два на хвойных породах. Например, дуб и ясень содержат очень специфические сообщества видов грибов, состав которых сильно отличается от тех, которые встречаются на других лиственных деревьях. В случае с хвойными грибы, растущие на мертвой сосне обыкновенной, четко отличались от грибов, обнаруженных на других исследованных хвойных породах. Пока неясно, почему существуют такие резкие различия между сообществами грибов в разных породах мертвой древесины. «Дуб и ясень имеют много одинаковых характеристик, таких как структура древесины и массовое соотношение углерода и азота, но они сильно различаются по количеству OTU грибов», - говорит Витун Пурахонг. Он добавляет, что сообщества грибов, обнаруженные на этих двух видах, отличаются друг от друга сильнее, чем на любом другом из исследованных группой видов деревьев.
Теперь экологи-почвоведы из UFZ в Галле сосредоточатся на выявлении механизмов, определяющих, колонизирует ли грибок тот или иной вид дерева. «Миллионы лет совместной эволюции между деревьями и населяющими древесину грибами могут дать объяснение их сосуществованию - так же, как мы видим, например, с симбиотическими грибами», - говорит Пурахонг. Однако интересно, как добавляет Баскот, то, что в некоторых случаях специализация грибов на мертвой древесине больше, чем специализация симбиотических грибов на живых растениях. Сосуществование сообществ грибов, бактерий и беспозвоночных, живущих в мертвой древесине, также может объяснить определенные стратегии колонизации.
Результаты этого исследования расширили наше понимание биоразнообразия сообществ, живущих в мертвой древесине. Это важно не только потому, что позволит улучшить защиту от населяющих древесину грибов, которым может угрожать распространение лесных монокультур. Это также важно, потому что грибы, которые растут на мертвых деревьях, включают виды, уже известные как обитатели почвы, патогены растений или партнеры по симбиозу, которые, по-видимому, используют мертвую древесину в качестве временной среды обитания. «Валежная древесина - неотъемлемая часть лесных экосистем, играющая жизненно важную роль в функционировании и поддержании биоразнообразия», - говорит Баскот.