Секрет микоризных грибов

Микоризные грибы — естественные союзники леса, улучшающие усвоение питательных веществ деревьями. Но какая стратегия питания грибов обеспечивает наибольшее разнообразие деревьев: стратегия A (эктомикориза) или стратегия B (арбускулярная микориза)?

Биологи из Университета Монреаля и Института исследований биологии растений выяснили, что ответ — ни та, ни другая, а их комбинация. Это доказывает, что сила — в разнообразии.

Мощная питательная способность микоризы

«Микориза (от греческих myco-, "гриб", и rhiza, "корень") — это тип симбиотических отношений между растением и грибом, существующий с момента колонизации суши растениями несколько миллионов лет назад», — пояснил ведущий автор исследования Алексис Картерон.

«Эта положительная ассоциация для обоих партнёров, несомненно, является наиболее распространённой и важной формой "мутуалистического симбиоза" в наземных экосистемах».

В ботанике давно известно, что микоризные грибы обеспечивают растения значительными питательными преимуществами, увеличивая их корневые системы до 10 раз и улучшая поглощение воды и минералов из почвы. Например, они способны растворять фосфор в почве, делая его доступным для растений. Взамен растение снабжает грибы сахарами, произведёнными в процессе фотосинтеза.

«Уже некоторое время растёт интерес к важной роли микоризных грибов в биоразнообразии растений», — отметил руководитель исследования, канадский исследовательский председатель по функциональному биоразнообразию растений в Университете Монреаля Этьен Лалиберте.

Две стратегии грибов

Два основных типа микоризы — эктомикориза и арбускулярная микориза — по-видимому, по-разному влияют на разнообразие видов деревьев в лесах.

• Эктомикориза затрагивает около 2% видов растений, в основном хвойные в лесах Северного полушария.
• Арбускулярная микориза, древнейшая и наиболее распространённая форма симбиоза, затрагивает 80% наземных растений.

Учёные наблюдали, что леса с почвами, колонизированными арбускулярной микоризой, более разнообразны. Например, богатые видами тропические леса состоят в основном из деревьев с арбускулярной микоризой, а бедные видами бореальные леса доминируют деревья с эктомикоризой.

По этой причине исследователи полагали, что арбускулярная микориза способствует сосуществованию и разнообразию видов растений, а эктомикориза — доминированию одного или немногих видов. Однако новое исследование ставит эту гипотезу под сомнение.

Анализ более 80 000 лесных участков

Поскольку лесные деревья взаимодействуют друг с другом и с микоризными грибами на очень локализованном уровне в течение десятилетий, Картерон и Лалиберте протестировали гипотезу на множестве лесных участков.

«Мы проанализировали около 82 000 лесных участков по всей территории США и пришли к выводу, что участки, очень сильно доминируемые либо эктомикоризой, либо арбускулярной микоризой, имели более низкое разнообразие деревьев», — объяснил Картерон. «К удивлению, именно леса со смесью обеих микоризных стратегий имели большее количество видов деревьев. Таким образом, наши результаты показывают, что доминирование любой одной микоризы, независимо от её типа, по-видимому, снижает разнообразие деревьев в лесу».

Могут ли микоризы помочь в борьбе с изменением климата?

Исследование подчёркивает важность учёта влияния микоризы на экологические процессы на уровне лесного участка. Именно на этом уровне сосуществование микоризных стратегий может способствовать разнообразию растений.

«Иногда леса со смесью микоризных стратегий упускаются биологами из виду, поскольку считаются менее распространёнными», — отметили исследователи. «Однако наше исследование показало, что это не всегда так, и эти смешанные типы могут составлять большую часть лесов мира».

Такие леса могут представлять собой важное направление для лесных исследований и управления, нацеленного на повышение экосистемных услуг: «Борьба с изменением климата и адаптация к нему — хороший пример услуг, которые экосистема может предоставить, потому что процветающий лес с высоким разнообразием деревьев представляет собой резервуар, благоприятный для климатического баланса», — указал Картерон.

Статья «Mycorrhizal dominance reduces local tree species diversity across US forests» за авторством Алексиса Картерона и др. была опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution 24 февраля 2022 года.