Снежный ком последствий болезни листьев бука вредит полезным корневым грибам

Американский бук (Fagus grandifolia) — ключевой вид для Северной Америки, доминирующий во многих лесах на северо-востоке. В 2012 году впервые была обнаружена новая болезнь, поражающая деревья в Огайо. У наиболее пострадавших листья имели темные полосы и весной появлялись сморщенными и кожистыми. Лишь в 2018 году эксперты обнаружили вредителя — нематоду Litylenchus crenatae mccannii, зимующую в почках зараженных деревьев.

Исследователи продолжают изучать полный масштаб причин и последствий болезни листьев бука по мере ее распространения по континенту. В новой статье в Journal of Fungi ученые из Holden Forests & Gardens (Киртленд, Огайо) обнаружили новый негативный эффект болезни: корни зараженных деревьев содержат меньше полезных грибов-симбионтов — эктомикоризных грибов.

Это плохая новость как для деревьев, так и для видов грибов, которые они поддерживают. «Это действительно пугающая история, если задуматься обо всех преимуществах, которые дерево обычно получает от своих грибных симбионтов», — говорит Клаудия Башиан-Викторофф, ведущий автор исследования. — «Эти деревья уже находятся в стрессе из-за болезни листьев бука, поэтому потеря мутуализма создает дополнительную нагрузку на их здоровье».

Эти симбионты, эктомикоризные грибы, колонизирующие корни деревьев из почвы, играют важную роль для здоровья дерева. Они помогают в усвоении питательных веществ и воды, а недавние исследования показали, что они также могут быть важны для устойчивости к почвенным патогенам.

«Не так много исследований, которые рассказывают полную историю, рассматривая всю экологию дерева с точки зрения того, что происходит над землей и что происходит под землей», — отмечает Башиан-Викторофф. — «Это первая работа, которая связывает влияние болезни листьев бука с микоризными грибами».

Почему болезнь листьев влияет на грибы, живущие в корнях? Болезнь листьев бука нарушает их способность к фотосинтезу, что означает меньшее поглощение углекислого газа и выработку сахаров. Эти сахара — не только основной источник энергии для дерева, но и то, чем оно «расплачивается» с эктомикоризными грибами в корнях в обмен на их услуги. Поврежденные листья → меньше фотосинтеза → меньше сахара → меньше эктомикоризных грибов, колонизирующих корни.

Исследователи обнаружили эту связь в плантации научных деревьев в дендрарии Холдена, высаженной в 2006 году в рамках проекта Лесной службы США по выведению деревьев, устойчивых к другой болезни — болезни коры бука. Деревья были выращены из семенного материала из Мэна и Мичигана, отобранного за потенциальную устойчивость к старой болезни. Теперь деревья поражает новый вредитель, болезнь листьев бука, с разной степенью тяжести симптомов.

Команда подсчитала более 70 000 корневых окончаний — мелких сегментов тонких корней, где растут микоризные грибы и происходит обмен питательными веществами с деревом. Они провели количественную оценку и идентификацию грибов на 30 деревьях в течение двух сезонов. Ключевое различие было обнаружено осенью, после полного вегетационного периода: у деревьев с наиболее тяжелыми симптомами болезни листьев бука количество здоровых грибов в корнях было более чем на 65% меньше, чем у деревьев с легкими симптомами.

Также выяснилось, что у деревьев из Мичигана — географически ближе к месту исследования и, следовательно, лучше адаптированных к местным условиям — в целом было больше эктомикоризных грибов, чем у деревьев из Мэна, и состав грибных сообществ в двух регионах заметно различался.

Если болезнь листьев бука нарушает способность деревьев к симбиозу, это может иметь каскадные последствия для здоровья и функционирования леса, влияя не только через потерю буков, но и через снижение грибного разнообразия.

«Грибные симбионты недооценены и мало изучены, даже среди микологов», — говорит Башиан-Викторофф. — «Подавляющее большинство исследований о грибах посвящено патогенам, например, тем, что нарушают сельскохозяйственные системы. Поэтому сосредоточение внимания на грибах и их роли в поддержании наших экосистем чрезвычайно важно».

Исследование подчеркивает важность понимания сложных взаимодействий между деревьями и их корневыми симбионтами и необходимость продолжения исследований для разработки эффективных стратегий борьбы с распространением болезни листьев бука и защиты этих важных лесных экосистем.