Взаимодействие полезных и вредных грибов определяет биоразнообразие лесов

Ученые выявили механизм, лежащий в основе "преимущества редких видов" — ключевого фактора поддержания лесного биоразнообразия. Исследование, проведенное учеными из Университета Мэриленда и Китайской академии наук, показывает, что выживаемость деревьев вблизи особей своего вида зависит от сложного взаимодействия почвенных грибов с корнями.

Ключевая роль грибов

Ранее считалось, что "преимущество редких видов" (снижение выживаемости деревьев при увеличении плотности их популяции) в основном обусловлено травоядными животными. Новое исследование, опубликованное в журнале Science 4 октября 2019 года, доказывает решающую роль грибковых патогенов и их взаимосвязи с полезными микоризными грибами.

Два типа микоризы

Исследование сфокусировалось на двух типах полезных грибов:

• Эктомикоризные грибы — растут на поверхности корней.
• Арбускулярные микоризные грибы — проникают внутрь корней.

Было обнаружено, что деревья, ассоциированные с арбускулярной микоризой, накапливают вредные патогенные грибы быстрее, чем деревья с эктомикоризой.

Механизм защиты и уязвимости

Ученые предполагают, что эктомикоризные грибы, окружающие корень снаружи, могут защищать его от патогенов. В то же время арбускулярные грибы, проникающие в корень, могут создавать путь для проникновения вредных грибов.

• Деревья с эктомикоризой лучше выживали в группах с высокой плотностью своего вида.
• Деревья, быстрее накапливающие патогенные грибы, страдали сильнее при увеличении плотности популяции.

Накопление патогенов

Исследователи выдвигают гипотезу: деревья с высокой скоростью накопления патогенов с возрастом накапливают больше инфекции, становясь источником заражения для сеянцев и молодых деревьев того же вида поблизости. Это может быть основной причиной "преимущества редких видов".

Методология исследования

Ученые проанализировали почву у корней 322 деревьев 34 видов в заповеднике Гутяньшань (Китай). Секвенирование ДНК грибов из образцов позволило сопоставить тип микоризы у каждого вида деревьев со скоростью накопления патогенных грибов с возрастом. Эти данные сравнили с долгосрочными показателями выживаемости сеянцев (2006–2014 гг.).

Результаты

Изменчивость в силе "преимущества редких видов" между видами и локациями объяснялась типом полезных грибов:

• Виды с эктомикоризой — медленнее накапливали патогены, слабее "преимущество редких видов".
• Виды с арбускулярной микоризой — быстрее накапливали патогены, сильнее "преимущество редких видов".

Как отметил соавтор работы профессор Нейтан Свенсон: "Мы начинаем видеть сложную битву, происходящую в микробном компоненте этих экосистем, и дуэльные роли различных грибов".