Грибы, особенно микоризные, являются естественными союзниками леса, потому что они улучшают усвоение питательных веществ деревьями. Но какая из стратегий микоризного питания дает наибольшее разнообразие деревьев в лесу: стратегия А (эктомикориза) или стратегия Б (арбускулярная микориза)?
Биологи из Университета Монреаля и Научно-исследовательского института биологии растений задали вопрос и нашли, что ответ заключается не в том и не в другом, а, скорее, в комбинации двух, что доказывает, что сила в количестве, а точнее, в количестве. разнообразие.
Мощная питательная способность микоризы
"Микориза, от греческого myco-, "гриб", и rhiza, "корень", является типом симбиотических отношений между растением и грибком, которые существовали с момента колонизации земли растениями, несколько миллионов лет назад», - объяснила Алексис Картерон, ведущий автор исследования.
"Эта положительная ассоциация для обоих партнеров, несомненно, является самой распространенной и важной формой "взаимовыгодного симбиоза" в наземных экосистемах."
Картерон имеет докторскую степень. получил степень бакалавра биологии в Университете Монреаля и в настоящее время работает научным сотрудником с докторской степенью в Департаменте экологических наук и политики Миланского университета, Италия.
В ботанике давно известно, что микоризные грибы приносят растениям значительные питательные преимущества, расширяя их корневую систему в 10 раз по сравнению с первоначальной корневой поверхностью и позволяя им лучше поглощать воду и минералы из почвы. Например, микоризные грибы способны растворять фосфор в почве, делая его доступным для растений. В свою очередь, растение обеспечивает грибы сахаром, полученным в результате фотосинтеза.
«В течение некоторого времени наблюдается растущий интерес к важной роли микоризных грибов в биоразнообразии растений», - сказал руководитель исследования Этьен Лалиберте, канадский исследовательский руководитель функционального биоразнообразия растений Университета Монреаля.
Две стратегии для грибов
Два основных типа микоризы, эктомикориза и арбускулярная микориза, по-видимому, по-разному влияют на разнообразие древесных пород в лесах.
Эктомикориза поражает около 2 процентов видов растений, в основном хвойных, в лесах Северного полушария. Арбускулярная микориза, старейшая и наиболее распространенная форма симбиотической связи между грибами и растениями, поражает 80% наземных растений. Они отличаются тем, как грибок прикрепляется к корням растения.
Ученые заметили, что леса с почвами, заселенными арбускулярной микоризой, более разнообразны. Богатые видами тропические леса, например, состоят в основном из арбускулярных микоризных деревьев, в то время как в маловидовых бореальных лесах преобладают эктомикоризные деревья.
По этой причине исследователи полагали, что арбускулярная микориза способствует сосуществованию и разнообразию видов растений, тогда как эктомикориза способствует доминированию одного или только нескольких видов.
Экспериментальные исследования саженцев и крупномасштабные наблюдения в различных наземных биомах (географических районах с похожим климатом, фауной и флорой) также подтверждают эту гипотезу. Однако новое исследование ставит под сомнение этот факт.
Проанализировано более 80 000 лесных участков
Лесные деревья взаимодействуют друг с другом и с микоризными грибами на очень локальном уровне (в пределах нескольких метров) в течение нескольких десятилетий. Поэтому Картерон и Лалиберте должны были проверить гипотезу на лесных участках (то есть на площади в несколько сотен квадратных метров) во множестве лесов, чтобы определить, можно ли обобщать результаты..
"Мы проанализировали около 82 000 лесных участков по всей территории Соединенных Штатов и пришли к выводу, что на участках, где очень сильно преобладала эктомикориза или арбускулярная микориза, разнообразие деревьев было ниже", - пояснил Картерон.«Удивительно, но именно в лесах с сочетанием обеих микоризных стратегий было больше видов деревьев. Таким образом, наши результаты показывают, что доминирование какой-либо одной микоризы, независимо от ее типа, по-видимому, снижает разнообразие лесных деревьев».
Может ли микориза помочь в борьбе с изменением климата?
Хотя доминирование микоризы может быть определено в нескольких масштабах, таких как корневая система, лесной участок и биом, это исследование подчеркивает важность учета влияния микоризы на экологические процессы на уровне лесного участка. Исследование показывает, что в этом масштабе сосуществование микоризных стратегий может способствовать разнообразию растений.
«Иногда леса со смесью микоризных стратегий упускают из виду биологи, потому что они считаются менее многочисленными», - отметили исследователи. «Однако наше исследование показало, что это не всегда так, и эти смешанные типы могут фактически составлять большую часть мировых лесов."
Такие леса могут представлять собой важнейшее направление для исследований и управления лесами, ориентированных на расширение экосистемных услуг: «Борьба с изменением климата и адаптация к ним - хороший пример услуг, которые может предоставить экосистема, поскольку процветающий лес с большим разнообразием деревьев представляет собой резервуар, благоприятный для климатического баланса», - отметил Картерон.
Исследование финансировалось Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям, Фондом научных исследований Квебека - Природа и технологии и Биржей передового опыта Hydro-Québec - Университетом Монреаля.