地下真菌如何塑造森林

一項涉及森林全球地球觀測站(ForestGEO)網(wǎng)絡(luò)中43個研究地塊(包括圣路易斯華盛頓大學(xué)環(huán)境現(xiàn)場站泰森研究中心的片樹木)的大型研究幫助闡明了地下真菌塑造環(huán)境的力量。森林。

生物學(xué)副教授喬納森·邁爾斯(JonathanMyers)表示，從熱帶地區(qū)到遙遠的北方，土壤中的真菌似乎直接決定了特定地區(qū)能夠繁衍生息的樹木數(shù)量和類型，他在泰森食品公司的工作對全球研究結(jié)果做出了貢獻。該研究發(fā)表在《通訊生物學(xué)》雜志上。

許多樹木依賴于與根部周圍生長的菌根真菌的特殊伙伴關(guān)系。真菌為樹提供氮、磷和其他營養(yǎng)物質(zhì)，樹則以糖和脂質(zhì)的形式為真菌提供碳作為能量。“這是一個互惠互利的安排，”??邁爾斯說。

這項研究的結(jié)果表明，真菌與其樹上伙伴不僅僅是偶然的熟人：真菌推動了多樣性——或者說缺乏多樣性。

具體來說，地下的來回有助于解釋為什么熱帶森林可以在一個小區(qū)域內(nèi)支持多種樹木，為什么遙遠的北部和南部的森林通常僅由少數(shù)物種主導(dǎo)，以及為什么橡樹和山核桃森林在泰森的排名接近多樣性譜的中間。邁爾斯說：“這項研究真正著眼于生態(tài)學(xué)的基本模式之一，即越靠近赤道，森林就越多樣化。”

研究人員利用數(shù)學(xué)模型和樹木調(diào)查來追蹤不同類型的菌根真菌對多樣性的影響。正如邁爾斯所解釋的，它們有兩種主要類型：叢枝菌根(AM)和外生菌根(EM)。AM真菌——“活化石”，與科學(xué)上已知的最早植物的真菌本質(zhì)上相同——在熱帶地區(qū)尤其豐富。EM真菌是一種新出現(xiàn)的真菌，在遠離赤道的地方變得越來越常見。

該研究表明，從一種真菌向另一種真菌的轉(zhuǎn)變對樹木多樣性產(chǎn)生了重大影響。AM真菌是機會均等的伙伴，幾乎可以支持生活在附近的任何AM樹種。由于真菌不太挑剔，任何試圖在特定地點生長的AM幼苗或樹苗都可以期待當(dāng)?shù)鼐拇龠M。

相比之下，EM真菌的識別能力要強得多，并且只會幫助某些樹種，而忽視所有其他樹種。因此，如果依賴EM真菌的樹苗能夠與其同類成員共享空間和真菌，那么它就更有可能茁壯成長。通過這種方式，挑剔的真菌會鼓勵同一物種的樹木群落聚集在一起。

EM真菌還有助于保護其喜愛的樹種免受疾病侵害。正如邁爾斯解釋的那樣，這種有益的行動實際上降低了森林的多樣性。如果森林遭受針對特定類型樹木的疾病爆發(fā)，那么與同一物種的鄰居距離太近可能會存在風(fēng)險。但EM真菌降低了這種風(fēng)險，使樹木能夠更安全地靠近同類生長。AM真菌不能提供那么多的疾病保護，因此熱帶森林中的樹木在多樣性中找到了安全。

邁爾斯說，更好地了解真菌有助于正確認識泰森的樹木。泰森大約位于熱帶地區(qū)和加拿大北部北方森林之間，是研究中檢查的兩種真菌的家園。它還擁有適度的樹木組合——主要是山核桃樹和橡樹品種——既不過度多樣化，也不過于單調(diào)。邁爾斯說，泰森介于極端之間的立場使其成為全球研究的寶貴數(shù)據(jù)來源。

“我們研究的土地面積大約有45個足球場那么大，其中只有40多種不同種類的樹木，”邁爾斯說。“在大多數(shù)熱帶森林中，這么大的一塊土地上會有數(shù)百種不同的物種。在加拿大北部的北方森林中，可能只有不到10種。”

邁爾斯說，為了進一步了解驅(qū)動森林多樣性的力量，研究人員應(yīng)該準(zhǔn)確研究真菌如何在物理和化學(xué)水平上與樹根相互作用。“我們還有很多地下工作要做，”他說。

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