Первые свидетельства поглощения углерода через грибы у молодых древесных растений в тропиках

Исследователи из Центра экологии и экологических исследований Байройта (BayCEER) при Университете Байройта обнаружили первые указания на то, что молодые растения некоторых видов тропических деревьев получают часть углерода через грибы. Этот механизм может позволить этим растениям компенсировать низкое поглощение углерода в процессе фотосинтеза в затенённом подлеске, давая им преимущество в росте перед другими растениями. Результаты опубликованы в журнале Functional Ecology.

Сети грибов и растений — так называемые микоризные сети, также известные как «древесная паутина» (Wood Wide Web) — чрезвычайно сложны и являются предметом продолжающихся дискуссий. В последние годы популярные утверждения приписывают этой сети роль обширной системы коммуникации и обмена питательными веществами между деревьями, предполагая, что растения могут передавать друг другу питательные вещества и сигналы.

В частности, считается, что молодые растения получают пользу от питательных веществ и сигналов, предоставляемых зрелыми деревьями. Однако для критической оценки этих утверждений необходимо лучшее понимание микоризных сетей. Для полного осознания их сложности срочно требуются дополнительные данные, особенно из естественных лесных экосистем.

Мало исследований проводилось о том, получают ли, как и в какой степени молодые тропические деревья углерод не только через фотосинтез, но и через микоризные сети. В новом исследовании доктор Франциска Цан и коллеги из BayCEER впервые изучили поглощение углерода молодыми растениями в тропических лесах через микоризный симбиоз.

Исследование стало возможным благодаря сотрудничеству между Лабораторией изотопной биогеохимии BayCEER и кафедрой функциональной и тропической экологии растений Университета Байройта.

Химические элементы, такие как углерод, существуют в различных формах, известных как изотопы. Они различаются количеством нейтронов в атомном ядре, что приводит к более тяжёлым изотопам (с большим числом нейтронов) и более лёгким (с меньшим числом).

Растения предпочитают метаболизировать более лёгкие изотопы углерода в процессе фотосинтеза и могут передавать их микоризным грибам. Грибы, в свою очередь, метаболизируют этот углерод и могут передавать обогащённый изотопами (более тяжёлый) углерод обратно растениям. Анализируя изотопный состав (изотопную сигнатуру) в растениях, исследователи могут сделать вывод о происхождении углерода.

С помощью масс-спектрометрии учёные из Байройта проанализировали изотопные сигнатуры 41 вида растений в подлеске тропических низменных лесов Панамы. Их результаты дают первое указание на то, что молодые тропические деревья могут получать дополнительный углерод от микоризных грибов, что может способствовать их росту.

Густой полог зрелых деревьев тропического леса пропускает очень мало света в подлесок, а свет необходим для фотосинтеза и, следовательно, для усвоения углерода. Дополнительное поглощение углерода через микоризный симбиоз может помочь компенсировать низкое усвоение углерода, вызванное ограничением света.

Углерод, поглощаемый молодыми растениями от грибов, вероятно, происходит от зрелых деревьев в микоризной сети. «Если это подтвердится, наши выводы могут иметь далеко идущие последствия для понимания механизмов лесовосстановления — того, как молодые растения растут и укореняются», — говорит Цан.

«Я твердо убеждена, что необходимы дальнейшие полевые и лабораторные исследования, чтобы подтвердить наши первоначальные выводы и углубить понимание сложности микоризных сетей с помощью различных методов исследований».