Как подземные грибы формируют леса

Крупное исследование на 43 участках сети Forest Global Earth Observatory (ForestGEO), включая массив деревьев в Исследовательском центре Тайсон (полевая экологическая станция Университета Вашингтона в Сент-Луисе), помогло прояснить влияние подземных грибов на формирование лесов.

От тропиков до крайнего севера почвенные грибы, по-видимому, напрямую определяют количество и типы деревьев, которые могут процветать в данной местности. К такому выводу пришло исследование, опубликованное в Communications Biology.

Многие деревья зависят от особого партнерства с микоризными грибами, растущими вокруг их корней. Грибы снабжают дерево азотом, фосфором и другими питательными веществами, а дерево дает грибам углерод в форме сахаров и липидов для энергии. Это взаимовыгодное сотрудничество.

Результаты показывают, что грибы — больше чем случайные знакомые для деревьев: они управляют разнообразием (или его отсутствием).

В частности, это подземное взаимодействие помогает объяснить:

• Почему тропические леса могут поддерживать множество видов деревьев на небольшой площади.
• Почему леса на крайнем севере и юге часто доминируют всего несколькими видами.
• Почему дубово-гикориевые леса в Тайсоне занимают среднее положение в спектре разнообразия.

Исследователи использовали математические модели и учет деревьев, чтобы отследить влияние разных типов микоризных грибов на разнообразие. Существует два основных типа:

1. Арбускулярная микориза (AM) — «живые ископаемые», практически идентичные грибам, которые вступали в симбиоз с древнейшими растениями. Особенно обильны в тропиках.
2. Эктомикориза (EM) — более «новый» тип, становится все более распространенным по мере удаления от экватора.

Исследование предполагает, что смена типа грибов имела серьезные последствия для разнообразия деревьев:

• AM-грибы — беспристрастные партнеры, поддерживающие практически любой вид AM-деревьев поблизости. Их неприхотливость дает шанс любому ростку или саженцу AM-дерева в данном месте.
• EM-грибы — гораздо более разборчивы и помогают только определенным видам деревьев, отвергая остальные. В результате саженец, зависящий от EM-грибов, с большей вероятностью выживет, если будет делить пространство и грибы с представителем своего вида. Таким образом, привередливые грибы способствуют формированию кластеров деревьев одного вида.

Кроме того, EM-грибы помогают защищать свои предпочитаемые виды деревьев от болезней. Эта полезная функция, как ни парадоксально, снижает разнообразие леса. Поскольку риск гибели от болезни для деревьев одного вида снижается, им безопаснее расти рядом друг с другом. AM-грибы не обеспечивают такой защиты, поэтому деревья в тропических лесах находят безопасность в разнообразии.

Тайсон, расположенный примерно на полпути между тропиками и бореальными лесами севера Канады, является домом для обоих типов грибов, изученных в исследовании. Здесь наблюдается умеренное смешение деревьев (в основном разновидности гикори и дуба), которое не является ни чрезвычайно разнообразным, ни монотонным. Это промежуточное положение сделало Тайсон ценным источником данных для глобального исследования.

«На нашем участке размером примерно с 45 футбольных полей произрастает чуть более 40 различных видов деревьев. В большинстве тропических лесов на участке такого размера были бы сотни разных видов. В бореальных лесах северной Канады их может быть меньше десяти».

Для дальнейшего понимания сил, движущих разнообразием лесов, необходимо изучить, как именно грибы взаимодействуют с корнями деревьев на физическом и химическом уровне. «Нас ждет еще много работы под землей».