Как типы микоризы контролируют влияние биоразнообразия на продуктивность

Микоризный симбиоз помогает растениям увеличивать площадь поверхности корней, обеспечивая им больший доступ к питательным веществам и воде. Хотя первостепенная роль микоризного симбиоза — облегчение питания растений, то, как типы микоризы опосредуют усвоение питательных веществ и взаимодействия сосуществующих деревьев в лесах, оставалось неясным.

Чтобы изучить этот вопрос, исследовательская группа профессора Лю Линьли из Института ботаники Китайской академии наук исследовала стратегии усвоения питательных веществ деревьями с арбускулярной микоризой (AM) и эктомикоризой (EcM) в рамках эксперимента «Биоразнообразие–Функционирование экосистемы» (BEF) в субтропическом лесу Китая. В эксперименте деревья двух микоризных типов были изначально равномерно высажены в смесях из двух, четырех, восьми или 16 видов деревьев.

Исследователи обнаружили, что по мере увеличения видового богатства чистая первичная продукция (NPP) деревьев EcM быстро снижалась, а NPP деревьев AM прогрессивно возрастала. Это привело к абсолютному доминированию (>90%) деревьев AM в варианте с наибольшим разнообразием.

Анализ команды также показал, что различия в стратегиях усвоения питательных веществ микоризой — как усвоения из почвы, так и ресорбции внутри растения — способствуют конкурентному преимуществу деревьев AM над деревьями EcM.

Кроме того, анализ почвенных микробных сообществ показал, что в монокультурах деревьев EcM высока численность симбиотических грибов, тогда как в монокультурах деревьев AM доминировали сапротрофные и патогенные грибы.

По данным исследователей, с увеличением видового богатства деревьев сдвиги в микробных сообществах, особенно снижение относительной численности Agaricomycetes (в основном грибов EcM), коррелировали со снижением NPP подсообществ EcM, но оказывали относительно небольшое влияние на NPP подсообществ AM.

Эти результаты позволяют предположить, что доминирование деревьев AM в высокоразнообразных экосистемах обусловлено более эффективными стратегиями усвоения питательных веществ, а не микробно-опосредованной отрицательной обратной связью «растение–почва».

Это исследование, основанное на крупнейшем в мире лесном эксперименте BEF, предоставляет новые данные и альтернативный механизм, объясняющий, почему и как деревья AM обычно доминируют в высокоразнообразных субтропических лесах.

Выводы также имеют практическое значение для подбора видов при лесовосстановлении в тропиках и субтропиках — они предполагают, что предпочтительнее высаживать смешанные деревья AM, поскольку их стратегия усвоения питательных веществ эффективнее, чем у деревьев EcM.

Исследование было опубликовано онлайн в журнале Science Advances 18 января.