Грибы в почве формируют разнообразие деревьев через сложные подземные партнёрства, показало глобальное исследование

Исследователи выяснили, что группы микоризных грибов по-разному влияют на разнообразие видов деревьев в зависимости от широты и засушливости. Данные подчёркивают важность взаимовыгодных подземных взаимодействий между грибами и деревьями.

Все микоризные грибы добывают питательные вещества из почвы и передают их деревьям в обмен на углеводы, полученные в процессе фотосинтеза деревьев. Однако группы эктомикоризных и арбускулярных микоризных грибов, живущих симбиотически с корнями растений, делают это по-разному, что оказывает глубокое влияние на разнообразие деревьев в лесах.

«То, что мы видим над землёй, в значительной степени определяется тем, что происходит под землёй», — отметил Цзинцзин Лян, соавтор исследования.

Исследователи использовали данные более чем с 442 000 лесных участков по всему миру. Их результаты, опубликованные в Science Advances, показывают, как симбиотические отношения грибов с деревьями определяют видовое разнообразие в разных экосистемах.

«Потеря разнообразия видов деревьев может нанести ущерб экосистемным услугам, предоставляемым лесами. Понимание механизмов, поддерживающих это разнообразие, фундаментально для его сохранения», — заявил соавтор работы Чжихэн Ван.

Новое исследование показывает, что три ранее конфликтующие гипотезы о влиянии грибов на разнообразие деревьев имеют контекстуальную валидность. «Наши выводы примиряют противоречия относительно того, как микоризный симбиоз влияет на видовое разнообразие деревьев», — отметил Ван.

Исследование опиралось на более крупные и репрезентативные данные о лесных инвентаризациях, включающие точную численность и состав видов деревьев в различных лесных сообществах по всему миру. «С этими данными мы смогли очень точно уловить взаимосвязь между разными типами микоризных грибов и разнообразием видов деревьев в лесах», — сказал Лян.

После стандартизации и интеграции различных наборов данных исследователи применили несколько статистических подходов. Сочетание сильных сторон разных моделей позволило отфильтровать шум в сложных экологических данных и выявить скрытые тенденции.

«Это понимание было бы невозможно обнаружить без всеобъемлющего характера этого набора данных, который позволяет нам проводить тесты в широких градиентах температуры, влажности и широты», — заявил старший соавтор работы эколог Питер Райх.

Райх пояснил, что в благоприятных условиях, чем больше эктомикоризных грибов, тем сильнее они снижают видовое богатство деревьев. Это происходит через сложный набор связей: доминирующие виды деревьев имеют тенденцию вытеснять менее доминирующие, но корневые патогены часто сдерживают доминирующие виды, позволяя процветать большему числу видов.

Если эктомикоризы обильны, они подавляют корневые патогены, что хорошо для деревьев, но, парадоксальным образом, может снизить видовое богатство, потому что без патогенов доминирующие виды деревьев процветают и вытесняют больше менее доминирующих.

Напротив, когда другие стрессовые факторы, такие как низкая доступность влаги или холодные условия, ограничивают количество видов деревьев, смесь или разнообразие, обеспечиваемое обоими типами грибов вместе, связана с самым высоким разнообразием деревьев. В стрессовых условиях улучшенное приобретение ресурсов помогает большему разнообразию деревьев сосуществовать, а плотностно-зависимые патогены играют менее важную роль.

«Оба способа влияния на разнообразие деревьев реальны, но их относительный баланс и величина воздействия варьируются в зависимости от экологического контекста», — заключил Райх.

Исследование не только помогает разрешить давние споры, но и может вдохновить будущие работы. Например, управляет ли подземный мутуализм закономерностями, выходящими за рамки разнообразия видов деревьев? Какая часть углерода, который леса связывают на поверхности, может быть отнесена на счёт подземной активности?