Если вы балуетесь трюфелями, белыми грибами и лисичками, вы наслаждаетесь продуктом эктомикоризных грибов. Формируя симбиотические отношения с растениями, в том числе с соснами, березами, дубами и ивами, эти грибы существуют миллионы лет, их раскидистые нити поддерживают экосистемы на всем протяжении их досягаемости.
Согласно исследованию Стэнфордского университета, опубликованному 21 января в Журнале биогеографии, к 2070 году изменение климата может привести к локальной утрате более четверти видов эктомикоризных грибов из трех.5 миллионов квадратных километров североамериканских сосновых лесов - площадь, вдвое превышающая площадь Аляски.
«Это жизненно важные организмы для функционирования и здоровья лесов», - сказал Кабир Пей, доцент биологии Стэнфордской школы гуманитарных наук и старший автор исследования. «У нас есть доказательства того, что эти грибы так же восприимчивы к изменению климата, как и другие виды организмов, и их реакция может быть даже более важной».
Ранее лаборатория Peay нанесла на карту глобальное распределение лесов, где деревья связаны с различными типами симбиотических грибов, и обнаружила, что более 60 процентов всех деревьев на Земле в настоящее время связаны с эктомикоризными грибами. Теперь, узнав больше о сообществах, которые эти грибы образуют в разных климатических условиях, исследователи спрогнозировали, как изменение климата может повлиять на них в будущем.
Карты микробов
За несколько лет лаборатория Peay собрала около 1500 образцов почвы из 68 сосновых лесов, которые представляют собой полосу Северной Америки от Флориды до Аляски. В прошлой работе они секвенировали ДНК в каждом образце, чтобы понять, какие виды грибов живут в этой почве и в каком количестве. Их результаты, опубликованные ранее, показали, что грибы разные в каждом регионе, что противоречит распространенному предположению, что эти сообщества будут выглядеть одинаково в большинстве мест в мире. Затем они составили карту ассоциаций между деревьями и симбиотическими микробами по всему миру.
В своей последней статье Брайан Стейдингер, научный сотрудник с докторской степенью в лаборатории Пи, исследовал взаимосвязь между этими географическими моделями грибов и историческими данными о климате.
«Мы взяли почву из кернов и климатические данные, уникальные для каждого участка», - сказал Штайдингер, ведущий автор исследования. «Мы обнаружили, что климат был, безусловно, самым важным предиктором современного разнообразия грибов в Северной Америке».
Стейдингер также обнаружил, что разные регионы Северной Америки имеют уникальные оптимальные температуры для грибкового разнообразия. Например, холодные бореальные леса имели пик разнообразия при среднегодовой температуре около 5°C, в то время как восточные леса умеренного пояса достигли пика разнообразия около 20°C.
Исследователи затем применили эти данные для прогнозирования будущего разнообразия с учетом прогнозов изменения климата, подготовленных Межправительственной группой экспертов по изменению климата. Из-за региональных различий в оптимальном климате для грибкового разнообразия в некоторых лесах, особенно на севере и северо-западе, может произойти значительное сокращение грибкового разнообразия.
«Согласно нашим моделям, изменение климата в течение следующих 50 лет может уничтожить более четверти эктомикоризных видов в 3,5 миллионах квадратных километров североамериканских сосновых лесов», - сказал Штайдингер. «Это территория, вдвое превышающая площадь Аляски».
Другие регионы, такие как восточные леса умеренного пояса, могут испытать прирост от 30 до 50 процентов, если предположить, что выводить новые виды так же легко, как и терять их.
Одна из вещей, которая немного шокирует и немного пугает, заключается в том, что, по нашим прогнозам, будет довольно значительное сокращение разнообразия в западной части Северной Америки, хорошо известной культурным разнообразием грибов и для людей, которые интересуются грибковым разнообразием. собирать съедобные грибы, - сказал Пей.
Защита от изменения климата
Эктомикоризные грибы образуют оболочку вокруг корней своих хозяев, что помогает предотвратить эрозию и защитить корни от повреждений и болезней. Грибы, по-видимому, увеличивают накопление углерода в почве, замедляя разложение и способствуя накоплению почвы. Они также помогают деревьям-хозяевам расти быстрее и, следовательно, поглощать больше углерода, улучшая их способность поглощать азот, который им необходим для роста.
«С точки зрения функции экосистемы, в частности защиты атмосферы от изменения климата, эктомикоризные грибы являются одними из последних микробов, от которых вы хотите избавиться», - сказал Штайдингер. «Мы ожидаем, что потеряем виды, которые кажутся наиболее функционально интенсивными - с наибольшей ферментативной активностью, те, которые добывают корм дальше всех».
Основываясь на этой работе, исследователи рассматривают возможность изучения лесов с низким разнообразием грибов и проведения экспериментов, чтобы лучше понять, как эти измененные грибковые сообщества могут функционировать в будущем.
«Что касается работы с микробиомом, я чувствую, что мы находимся в новой эре открытий», - сказал Пей. «Подобно тому, как Дарвин и Уоллес садятся на корабли и отправляются в новые места, видят новые вещи и меняют свой взгляд на мир, то же самое происходит в этой области».