Секрет быстрого роста деревьев: ключ — в грибах

Исследователи из ETH Zurich впервые провели масштабный анализ данных по европейским лесам, показав решающую роль симбиоза деревьев с грибами (эктомикоризой) для их роста.

Большинство видов деревьев живут в тесном симбиозе с эктомикоризными грибами, которые образуют сеть вокруг корней, поставляя дереву питательные вещества и защищая от патогенов в обмен на углеводы от фотосинтеза.

Рост в три раза быстрее

Изучая пять самых распространённых видов европейских деревьев (дуб, бук, сосну, ель), учёные выяснили, что различия в сообществах грибов влияют на скорость роста деревьев сильнее, чем местный климат или антропогенные выбросы азота в почву. Разница в грибных сообществах соответствует трёхкратному изменению скорости роста деревьев.

Грибы как "удобрения"

  • Быстрый рост наблюдается там, где грибные сообщества адаптированы для извлечения из почвы и передачи дереву неорганического азота (аммония NH4+ и нитрата NO3-) — самой доступной и энергетически выгодной формы азота.
  • Медленный рост — там, где грибы специализируются на добыче органического азота из разлагающейся биомассы. Для этого грибам нужны специальные ферменты, что требует больше энергии от дерева-партнёра, оставляя меньше ресурсов на его собственный рост.

Методология: от генома к функции

Учёные:

  1. Определили виды эктомикоризных грибов в образцах почвы со 137 лесных участков.
  2. Сопоставили каждый вид гриба с его полностью секвенированным геномом, чтобы определить его функцию в экосистеме.
  3. Скоррелировали функции грибов с десятилетиями данных о приросте деревьев.

Практическое применение и будущее

Исследование даёт научную основу для лесоводства:

  • Целенаправленная инокуляция (заражение) саженцев определёнными грибными сообществами для управления скоростью роста.
  • Поглощение углерода: ускорение роста деревьев может помочь быстрее связывать CO2 из атмосферы.
  • Адаптация к изменению климата: подбор новых грибных партнёров для деревьев, которые плохо растут в изменившихся условиях.

В будущем грибы, использующие органический азот, могут дать деревьям преимущество. При росте температур и концентрации CO2 деревья быстро истощают легкодоступный неорганический азот. Грибы же, способные добывать более обильный, но труднодоступный органический азот, могут обеспечить своим деревьям-партнёрам стабильный долгосрочный рост.

Исследование опубликовано в журнале ISME.

2022-01-10