Растения и микробы формируют биомы через локальные подземные альянсы

Глобальное распределение лесов — хвойных в бореальных, широколиственных в тропиках — определяется древними отношениями видов деревьев с почвенными микробами: грибами и бактериями. Эти симбионты помогают корням усваивать ключевые питательные вещества — азот и фосфор.

Исследователи из Принстонского университета в журнале Nature Ecology & Evolution сообщают, что деревья и кустарники доминируют в конкретных биомах, эволюционно выработав наиболее конкурентоспособные отношения с местными почвенными микробами, что вытесняет растения-конкуренты.

• Механизм: Растениям нужны микробы для получения питательных веществ из почвы (азот, фосфор). Взамен микробы получают углеводы от фотосинтеза растений. Эта взаимовыгодная связь возникла с момента выхода растений на сушу.
• Результат: Растения, распространяясь по планете, формировали биомы, используя питательное преимущество, которое дают им локальные симбиозы. Например, клёны создают условия, неблагоприятные для роста деревьев-конкурентов в своей зоне.
• Значение: Понимание биом-специфичной динамики между растениями и почвенными микробами поможет прогнозировать, как экосистемы будут меняться из-за климатических изменений. Зная, как меняются условия в экосистеме, можно предсказать, какая растительность будет преобладать.
• Модель: Учёные использовали игровую теоретическую модель, которая позволила растениям применять разные подземные стратегии добычи питательных веществ. Модель рассматривала доминирующую растительность в тропических, умеренных и бореальных лесах, учитывая условия (солнечный свет, оборот питательных веществ) и циклы углерода.
• Вывод: Конкретные локальные взаимодействия между растениями, почвой и питательными веществами уникальны для каждой области. Например, симбиозы деревьев бореальных лесов адаптированы к тамошним почвам, но не подходят для влажных тропических почв.

Как отметил старший автор Ларс Хедин, отношения растений с их симбионтами — ключ к пониманию организации и истории наземной биосферы. Растения активно создавали условия для собственного успеха, конкурируя за почвенные ресурсы с помощью симбиоза, что в итоге преобразовало окружающую среду.