Почвенные грибы могут объяснить глобальный градиент разнообразия лесов
Исследование, опубликованное в Nature Communications Biology, показывает, как микробы в почве — в данном случае грибы — влияют на разнообразие лесов в глобальном масштабе.
На Земле наблюдается чёткий градиент разнообразия лесов от экватора к полюсам: тропические леса у экватора обычно содержат множество видов, тогда как леса ближе к полюсам менее разнообразны.
Одно из объяснений этого феномена связано с почвенными патогенами (бактериями и грибами). Видоспецифичные патогены накапливаются возле взрослых деревьев и могут снижать выживаемость молодых побегов, растущих рядом с родителями, что способствует видовому разнообразию. Этот эффект сильнее в тёплом и влажном климате, что объясняет большее разнообразие лесов у экватора.
Новое исследование под руководством Камиллы Делавo из ETH Zurich добавляет важный нюанс к этой теории. Оказалось, что микоризные грибы — почвенные грибы, образующие взаимовыгодные отношения с корнями растений — могут противодействовать эффекту вредных патогенов и таким образом влиять на глобальные закономерности лесного разнообразия.
Как микробы влияют на разнообразие деревьев
Существует два основных класса микоризных грибов: эктомикоризные и арбускулярные. Оба могут повышать выживаемость молодых деревьев, но исследование показало, что эктомикоризные грибы имеют более выраженный защитный эффект. Они образуют оболочку вокруг корней, что, вероятно, напрямую защищает растение от патогенов.
- Эктомикоризные грибы более распространены в высоких широтах и чаще являются специалистами, связанными с одним видом деревьев. Их действие может снижать локальное разнообразие.
- Арбускулярные грибы более распространены близ экватора, обеспечивают меньшую защиту от патогенов и реже являются специалистами. Это означает, что они с большей вероятностью способствуют росту разных видов деревьев поблизости, то есть повышают разнообразие.
Таким образом, глобальные закономерности биоразнообразия деревьев могут определяться не только антагонистическими отношениями с патогенами, но и симбиотическими связями с почвенными грибами.
Глобальная сеть для изучения лесов
Эти выводы стали возможными благодаря глобальной сети лесных площадок ForestGEO Смитсоновского института. Исследование использовало данные с 43 из 77 площадок сети, включая участок на территории кампуса UMBC. Сеть отражает готовность научного сообщества объединять ресурсы для общего блага.
Площадки UMBC уникальны: это первые городские лесные участки в умеренном поясе, включённые в сеть ForestGEO. Они включают опушки леса и содержат как местные, так и экзотические виды, что делает их видовое разнообразие на единицу площади очень высоким.
Будущие исследования
Научное сообщество только начинает понимать разнообразие почвенных микробов и их распределение по планете. Будущие исследования планируют использовать данные переписей деревьев и генетического секвенирования микробиома с 30 площадок, чтобы напрямую связать состав микробов со структурой растительного сообщества.