Грибы и дождевые черви работают как «лесоводы»

Модель, разработанная исследовательской группой Лесной школы Мадридского технического университета (UPM), показала, как некоторые виды грибов (например, трюфели, белые грибы или лисички) в ассоциации с дождевыми червями могут создавать механизм экологического инжиниринга. Использование этой модели может повысить уровень кальция и солей среди корней деревьев, что приведет к увеличению количества микориз и улучшит развитие лесов. Это явление, по-видимому, происходит в лесах умеренного пояса в больших масштабах и может оказать сильное влияние на фиксацию углерода и управление лесами.

Загадкой ризосферы многих лесов является накопление кальция и его солей (карбонатов и оксалатов) среди корней деревьев. Это явление удивительно из-за его глобального масштаба, особенностей многих почв, где оно происходит, и потенциального влияния на фиксацию углерода. Однако механизмы, объясняющие этот процесс, до сих пор не были ясны.

Модели биоминерализации

Исследовательская группа Университета Лозанны недавно предложила интересную модель превращения солнечного света в горные породы через процесс биоминерализации. Это редкое явление запускается взаимодействием между оксалатом и карбонатом кальция в ризосфере, вызванным фотосинтезом и активностью корней африканского дерева (ироко), а также доступностью кальция в почве. Это явление также может быть вызвано действием термитов и сапрофитных грибов, связанных с этим типом дерева. Таким образом, модель ироко представляет собой экосистемную ловушку для углерода, которая фиксирует этот элемент в виде карбоната в своей ризосфере.

Аналогично, исследовательская группа UPM по защите и развитию окружающей среды предложила другую модель фиксации углерода, связанную с кальцием и различными эктомикоризными грибами (ЭМГ). Это тип микоризы, преобладающий в лесах умеренного пояса, который включает трюфели, белые грибы, лисички и другие популярные грибы. Модель Ca-ЭМГ также будет связана с другими организмами в ризосфере (дождевыми червями) в лесах Европы и Северной Америки. Эта модель похожа на модель ироко, поскольку обе объясняют часть фиксации углерода в лесах через взаимосвязь между кальцием и его солями в почвах, солнечным светом (через фотосинтез) и взаимодействием растение–грибы–животное в почве.

«Обманный симбиоз»

Микоризы — это мутуалистический симбиоз между грибами и растениями, участвующий в обмене питательными веществами, которые грибы получают из почвы, а растения производят посредством фотосинтеза. Однако растения минимизируют или избегают микоризации в определенных условиях окружающей среды (благоприятных нишах для растений) или эволюционных условиях (неблагоприятных экосистемах для грибов). Модель Ca-ЭМГ предполагает, что грибы устанавливают «обманный симбиоз», при котором ЭМГ манипулируют свойствами почвы среди корней, чтобы вынудить микоризацию и «эксплуатацию» деревьев.

Различные исследования упомянутой группы показали, как определенные ЭМГ могут развивать механизм экологического инжиниринга, используемый для повышения уровня кальция (и его солей) и pH почвы среди корней деревьев, что стимулирует развитие корней и приводит к пищевому стрессу у этих деревьев (известному как хлороз). Этот механизм связан с недавним открытием, согласно которому ЭМГ ищут, локализуют, проникают и растворяют определенные избирательные породы, чтобы извлечь из них кальций и другие питательные вещества, такие как фосфор — деятельность, известная как «поедание камней».

Кроме того, существует синергия между этими ЭМГ, грибами и дождевыми червями, вызывающая еще большее увеличение уровня карбоната кальция и pH среди корней деревьев. Конечный эффект этого механизма экологического инжиниринга — увеличение микоризации деревьев и развитие лесов.