'Wood wide web' - 第一次连接树木映射的微生物的地下网络

'Wood wide web' - 第一次连接树木映射的微生物的地下网络

被称为Dermocybe的真菌是地下木质宽幅网的一部分,它将加利福尼亚的森林缝合在一起。

Kabir Gabriel Peay
'Wood wide web' - 第一次连接树木映射的微生物的地下网络

树木,从强大的红木到细长的山茱萸,如果没有它们的微生物副作用就没什么了不起的。 数百万种真菌和细菌在土壤和树根之间交换养分,在整个树林中形成一个巨大的,相互连接的生物网。 现在,科学家们第一次使用一个生活在70多个国家的超过28,000种树种的数据库,在全球范围内绘制了这个“木网”。

加州大学欧文分校的生态学家Kathleen Treseder说:“我之前没有看到过这样的人。” “我希望我能想到它。”

在科学家能够绘制森林地下生态系统的地图之前,他们需要了解更基本的东西:树木生活的地方。 现在瑞士苏黎世联邦理工学院的生态学家托马斯·克劳瑟(Thomas Crowther)从2012年开始收集了大量的数据,这些数据来自政府机构和个体科学家,他们已经确定了树木并测量了它们在世界各地的大小。 2015年,他绘制了树木的全球分布图,并报告说地球上有大约 。

受该论文的启发,加利福尼亚州帕洛阿尔托斯坦福大学的生物学家Kabir Peay通过电子邮件向Crowther发送电子邮件,并建议对连接森林树木的地下生物网做同样的事情。 Crowther数据库中的每棵树都与某些类型的微生物密切相关。 例如,橡树和松树根被外生菌根(EM)真菌包围,这些真菌可以在寻找营养物质时建立广阔的地下网络。 相比之下,枫树和雪松树更喜欢丛枝菌根(AM),它直接钻入树木的根部细胞,但形成较小的土壤网。 还有其他树木,主要是豆科植物(与大豆和花生等作物植物有关),与将大气中的氮转化为可用植物食物的细菌相关联,这一过程被称为“固定”氮。

研究人员编写了一种计算机算法来搜索Crowther数据库中EM-,AM-和氮固定相关树之间的相关性以及当地环境因素,如温度,降水,土壤化学和地形。 然后,他们使用算法发现的相关性来填写全球地图,并预测哪些种类的真菌将生活在没有数据的地方,其中包括非洲和亚洲的大部分地区。

小组今天在“ 自然”杂志上报告说, 。 在凉爽的温带和北方森林中,木材和有机物质缓慢衰变,网络建设EM真菌统治。 作者发现,这些地区大约有五分之四的树与这些真菌有关,这表明在当地研究中发现的网络确实渗透到北美,欧洲和亚洲的土壤中。

相比之下,在温暖的热带地区,木材和有机物迅速腐烂,AM真菌占主导地位。 这些真菌形成较小的网状物并且进行较少的交换,这意味着热带木质宽幅可能更加局部化。 大约90%的树种与AM真菌有关; 绝大多数人聚集在超深度热带地区。 在炎热干燥的地方,如美国西南部的沙漠,氮固定剂最为丰富。

加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的地球系统科学家Charlie Koven对他所说的第一个全球森林微生物地图表示赞赏。 但他想知道作者是否错过了一些影响地下世界的重要因素。 难以测量的过程,如土壤中的养分和气体损失,可能会影响不同微生物的生存地点; 如果是这样,该研究的预测可能不太准确,他说。

尽管存在这样的不确定性,但是树木相关微生物生存的第一个硬数据将“非常有用”,Treseder说。 例如,这些研究结果可以帮助研究人员建立更好的计算机模型,以预测随着气候变暖,将会有多少碳林会松散,以及它们会向气氛变暖多少,她说。

然而,Crowther现在准备做出预测。 他的研究结果表明,随着地球变暖,大约10%的EM相关树木可以被AM相关树木取代。 以AM真菌为主的森林中的微生物通过含碳有机物更快地流失,因此它们可以快速释放大量的热量捕获二氧化碳,可能加速已经以令人恐惧的速度发生的气候变化过程。

这个论点对Treseder来说“有点脆弱”。 她说,科学家们仍然在猜测不同的土壤真菌如何与碳相互作用。 但是,她补充说,“我愿意被说服。”