Как изменение климата влияет на симбиоз растений и микоризных грибов

Большинство растений существуют в симбиозе с микоризными грибами. Грибы помогают растениям получать из почвы воду и питательные вещества, особенно азот. Взамен растения отдают грибам в среднем от 3% до 13% углерода, полученного в процессе фотосинтеза, а иногда и до 50%.

Эта "углеродная плата" может быть значительной для растения. Однако мало изучено, как факторы окружающей среды — температура почвы и уровень азота — влияют на этот поток углерода и как он может измениться в условиях глобального потепления.

Чтобы восполнить этот пробел, Шао и его коллеги разработали модель Myco-CORPSE (Mycorrhizal Carbon, Organisms, Rhizosphere, and Protection in the Soil Environment), которая описывает влияние среды на взаимодействие растений и микоризных грибов. Исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences.

Результаты моделирования

Ученые загрузили в модель данные более чем с 1800 лесных участков на востоке США. Результаты подтвердили некоторые известные закономерности и выявили новые:

• Повышение уровня азота в почве (например, из-за стока удобрений) снижает зависимость растений от грибов и уменьшает поток углерода к ним.
• Повышение температуры почвы, вопреки некоторым предыдущим исследованиям, также снижает обмен азотом и углеродом между растением и грибом. Тепло ускоряет разложение органики и высвобождение азота, делая его более доступным для растений.
• Рост концентрации CO₂ в атмосфере, вероятно, увеличит зависимость растений от микоризы. Ускоренный рост растений повысит их потребность в питательных веществах, которые поставляют грибы.

Различия между типами микоризы

Модель также подтвердила разное поведение двух основных типов микоризных грибов:

• Деревья с арбускулярной микоризой отдают своим грибам меньше углерода по сравнению с деревьями, имеющими эктомикоризу.
• Леса со смешанным составом обоих типов микоризы обычно накапливают меньше углерода от растений, чем леса с меньшим микоризным разнообразием.

Вывод для лесного хозяйства

Исследователи отмечают, что в условиях множественных стрессов, с которыми сталкиваются леса, содействие разнообразию микоризных видов может помочь оптимизировать рост растений, минимизируя при этом углеродные "затраты" на поддержку грибов.