Как мхи и климат определяют судьбу азота в бореальных лесах
Мхи и их микробные партнёры играют ключевую роль в удобрении бореальных лесов, которые составляют почти треть всех лесов Земли. Однако климат может менять роль мхов в доступе этих лесов к питательным веществам, как показало новое исследование Центра науки и изучения экосистем (Ecoss) Университета Северной Аризоны и Университета Саскачевана.
Результаты, опубликованные в текущем номере New Phytologist, проливают свет на невидимые связи между деревьями и динамичным подлеском из мхов и микробов, которые помогают регулировать их рост. Пересаживая образцы мхов между лиственными (берёза на Аляске) и хвойными (чёрная ель) насаждениями и манипулируя покрывающим мох листовым опадом, команда обнаружила различия в количестве добавляемого азота в каждом типе леса и мха. Листовой опад, покрывающий мох, снижал скорость азотфиксации. Цианобактерия Nostoc, известная высокой азотфиксирующей способностью, была обильна в мхах под елью, но редка в лиственных берёзовых насаждениях. Азотфиксация — процесс, при котором микробы извлекают азот из воздуха и превращают его в доступные для растений питательные вещества — влияет на рост растений и, следовательно, на количество углерода, которое они извлекают из атмосферы.
В масштабе экосистемы эти экспериментальные данные могут иметь серьёзные последствия для того, как будущие леса будут захватывать и использовать питательные вещества для наращивания биомассы. Поскольку потепление климата меняет режим пожаров в бореальных лесах, лиственные виды захватывают районы, где сгорели старовозрастные хвойные. Мох из-под этих лиственных насаждений показал более низкие показатели N-фиксации.
«По мере изменения климата целый путь поступления питательных веществ через мхи может закрываться в пользу другого», — говорит ведущий автор исследования Мелани Жан, доцент Университета Монктона.
Мхи — лишь часть биоразнообразия, которое исторически поддерживали бореальные хвойные леса, и, по словам Жан, они сами являются важными местами разнообразия.
«Если присмотреться, мох — это лес в миниатюре, — говорит Жан, — со всеми этими сложными процессами, столь же важными, как и те, что видны невооружённым глазом».
«Мы действительно хотим понять, как климат, нарушения и видовой состав влияют на углеродный цикл в бореальных лесах, — говорит Мишель Мак, старший автор и профессор биологии NAU. — Мы давно знаем, что взаимодействия между растениями определяют основные растительные паттерны, но теперь начинаем понимать, как эти взаимодействия влияют на микробные сообщества и круговорот питательных веществ. Наблюдаемые нами ассоциации между хвойными и мхами очень тесные, и они предполагают, что эти сообщества крошечных бриофитов могут играть центральную роль в доступности азота по всему бореальному поясу».