Тропические леса на неплодородных влажных почвах поддерживают более половины всех видов растений. Кустарники на неплодородных сухих почвах на юго-западе Австралии, которые в шутку называют «влажными тропическими лесами высотой по колено», поддерживают еще 20 процентов всех растений. Нехватка питательных веществ является общим знаменателем. В обеих экосистемах растения объединяются с почвенными бактериями или грибами, чтобы более эффективно собирать питательные вещества. Тем не менее, выбор растениями микробных товарищей по команде влияет на ряд других взаимодействий растений и почвы, которые помогают объяснить, почему такие разные среды так биологически разнообразны, говорят ученые из Смитсоновского института и их коллеги в журнале Science.
Почва кишит бактериями и грибками, некоторые болезнетворные и вредные, некоторые полезные. Растения используют сеть грибковых гиф и бактерий для захвата азота, фосфора и других питательных веществ из окружающей среды.
В зависимости от того, с какими микробами объединяется растение - азотфиксирующими бактериями, микоризными грибами или вообще без микробов (некоторые растения образуют кластерные корни, которым не нужны микробные партнеры), оно получает положительную или отрицательную обратную связь от других микробов в его окружение.
Исследователи выращивали растения в почве, связанной с их собственными или другими видами растений. Они наблюдали случаи отрицательной обратной связи, когда растения, выращенные в почве своего вида, приживались хуже, и случаи положительной обратной связи, когда они росли лучше. Тип обратной связи был связан с их стратегией поглощения питательных веществ. Самое главное, отзывы могут объяснить сохранение большого разнообразия кустарников.
«Хотя эти результаты получены из кустарников со средиземноморским климатом, они имеют отношение к нашему пониманию экологии тропических лесов, потому что они предполагают, что стратегии получения питательных веществ определяют модели вариаций в обратной связи между растениями и почвой», - сказал Бен Тернер. штатный научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований (STRI).«Например, значительный объем работы в STRI показал, что в низинных неотропических лесах, где деревья связаны в основном с арбускулярными микоризными грибами, преобладающая обратная связь между растениями и почвенными микробами является отрицательной, то есть сеянцы живут хуже, когда растут рядом со взрослыми растениями. того же вида. Напротив, в тропических высокогорьях недалеко от полевой станции Смитсоновского института в Фортуне, Панама, некоторые виды деревьев связаны с эктомикоризными грибами и доминируют на больших участках леса, что свидетельствует о положительной обратной связи между растениями и почвой».
В течение многих лет тропические биологи пытались объяснить, почему существует так много видов тропических деревьев. «С таким большим количеством видов растений и деревьев в тропиках полный спектр стратегий усвоения питательных веществ, используемых всеми этими видами, в значительной степени неизвестен, - сказал Грэм Земуник, научный сотрудник STRI., как мы видим в этих кустарниках со средиземноморским климатом в Австралии, также может иметь место здесь."
«В этом году мы получили крупный грант от Фонда Саймонса, который позволяет нам развивать наше 100-летнее наследие тропических исследований», - сказал Уильям Уцисло, заместитель директора STRI. «Мы создаем команду для интеграции генетики, геномики, почвоведения, микробиологии и науки о растениях, чтобы понять роль микробиома в масштабах от отдельных растений до экосистем тропических лесов».