Деревья в условиях климатического стресса получают поддержку от новых микробных партнёрств

Изменение климата подвергает растения быстрым сдвигам температуры и осадков, выталкивая их в новые ареалы и создавая стресс в старых. Согласно новому исследованию Университета Висконсин-Мэдисон, опубликованному в журнале Science, деревьям может быть легче адаптироваться в обоих случаях, заводя новых микробных «друзей» под землёй.

Растения живут в широких диапазонах тепла, холода, дождя и засухи, но не заполняют свои ниши в одиночку. Помимо животных и насекомых, им помогают бесчисленные почвенные микробы (например, различные грибы, растущие вдоль корней деревьев). Эти микробы могут смягчать обычные стрессы, помогая деревьям поглощать больше питательных веществ и воды или влияя на сроки распускания листьев и цветения.

Тестирование микробных сообществ

Чтобы проверить влияние микробных сообществ из разных мест на деревья в стрессе, исследователи во главе с профессором Ричардом Ланкау высадили саженцы лиственных пород (дуб, вяз, гикори, клён и др.) на удалённых краях их текущих ареалов — на участках в северном Висконсине и центральном Иллинойсе (расстояние ~450 миль).

Перед высадкой саженцы проращивали в теплицах в разных образцах почвы, собранных на 12 участках в Иллинойсе и Висконсине, чтобы установить различные микробные связи. Одни деревья росли в «родной» почве из центра их ареала, другие — в почве, собранной ближе к экспериментальным участкам (с более похожими условиями температуры и осадков).

Результаты на северном участке

На севере, где лиственные леса естественным образом уступают место хвойным, эффект от микробных связей был ярко выражен. Выживаемость зимой зависела от происхождения микробов:

• Саженцы, подвергнутые воздействию микробов из северных участков, имели значительно более высокие шансы пережить зиму, чем те, что были предварительно инокулированы микробами из южного Висконсина (сердцевины их обычного ареала).
• Деревья, выращенные с микробами из самых холодных участков, были как минимум на 50% более жизнеспособны после трёх холодных зим на потенциально новой, продвигающейся границе ареала.

Результаты на южном участке

На южном участке, где деревья подвергались более высоким температурам, положительный эффект от «климатически-совместимых» микробов также наблюдался, но был ограничен видами деревьев, которые образуют связи с арбускулярными микоризными грибами (AMF). Эти грибы проникают в клеточные стенки растений. Деревья, подвергнутые искусственной засухе и соединённые с микробами из самых засушливых условий, получили наибольший прирост выживаемости, возможно, благодаря таланту AMF собирать влагу.

Значение для лесовосстановления

Это понимание взаимодействия деревьев и микробов может стать преимуществом для глобальных планов по лесовосстановлению в рамках стратегий смягчения последствий изменения климата. Лаборатория Ланкау привлекает лесные питомники на Среднем Западе к проектам по микробной инокуляции, чтобы дать новым саженцам преимущество.

«Если мы собираемся хоть как-то приблизиться к целям по посадке деревьев и восстановлению лесных площадей, поставленным правительствами, такие идеи могут существенно повлиять на успех этих проектов», — говорит Ланкау.