氣候變暖加劇,不起眼的真菌聯盟或拯救全球生態系統

2022年05月11日19:09

雨後地表冒出的五顏六色的蘑菇,可不僅僅是大自然的調色盤。作為一類真菌,它們也能在保護地球生態系統中發揮關鍵作用。近日,發表在《科學》(www.science.com)的一篇文章,介紹了一群來自世界各地的生態學家關於真菌的最新研究成果,他們通過分析土壤真菌的DNA和對應地區的衛星圖像發現,土壤中的多種真菌能夠維持自然界的生產力和穩定性,可能對地球生態系統的健康至關重要,尤其是在乾旱的情況下。

地球上,已知的真菌有7萬多種,其中包括我們用來烘焙麵包的酵母,以及黴菌、地衣、可食用蘑菇、毒菌和塵菌。真菌還包括各種各樣的病原體,從引起人類腳癬,到那些造成小麥、玉米和其它作物損失數十億美元的病原體。

這些真菌中,許多生活在地下,研究人員曾經很少關注它們。然而,在過去的幾年里,生態學家們意識到,一些土壤真菌,例如菌根(mycorrhizae,植物根系與真菌在長期的生存過程中協同進化而形成的互惠共生體),形成了巨大的地下網絡,它們將樹木連接起來,並為其提供養分,使森林得以繁榮。

那麼,其它土壤真菌可能在地上發揮類似的作用嗎?為了找到答案,西班牙國家研究委員會(Spanish National Research Council)的生態系統生態學家曼努埃爾.德爾加多-巴克里索(Manuel Delgado-Baquerizo)與世界各地的同事合作,他們系統地收集和分析了當地的土壤樣本以及其中的真菌。團隊總共分析了近700份來自熱帶、溫帶和極地氣候帶的樣本。

德爾加多-巴克里索的團隊利用DNA檢測技術,確定了每個地點土壤真菌中病原體、菌根、分解體(decomposer,如黴菌)和生活在植物根部中的真菌的比例。研究人員還對比查看了衛星圖像,這些圖像顯示了每個地區進行了多少光合作用——這顯示了植被的生產力,以及在過去20年里植被的生產力發生了多大變化。“這是數據的巧妙組合,”德國柏林自由大學(he Free University Berlin)著名土壤生態學家馬蒂亞斯.C.里力格( Matthias C. Rillig)教授評價說。

研究揭示了一個清晰的關聯模式。當地時間5月9日,德爾加多-巴克里索及其同事在《自然生態與進化》(Nature Ecology & Evolution)發表報告稱,在各種各樣的生態系統中,從草原到森林、再到沙漠,真菌中分解體的種類越多,植物的生產力就越能隨時間的推移保持不變。作者發現,多種不同的分解體和小部分的菌根,也有助於植物在乾旱時保持生長。這種多樣性能夠確保無論環境如何變化,真菌仍然能夠為植物提供營養。“分解體的作用可能比菌根更大,”新西蘭第一產業部的真菌疾病生態學家薩拉·薩普斯福德(Sarah Sapsford)說,她沒有參與這項工作。

相比之下,種類繁多的病原體似乎會損害地上生態系統的健康。它們會造成植物的生長速度變慢,光合作用減少,而光合作用能為生態系統中的其它生物提供能量。病原體可能會讓植物變得虛弱,使它們難以承受氣候變化的壓力。

報告稱,這種關聯在研究的所有樣本環境中都成立。但里力格也謹慎地表示,這項工作並不能證明真菌多樣性導致了生態系統的穩定性(或脆弱性),其它因素,比如土壤中其它微生物的多樣性,也可能非常重要。

塔爾圖大學(University of Tartu)的生態學家瑪麗娜·塞姆琴科(Marina Semchenko)評價這項研究時稱,這些發現表明,隨著全球氣候變暖並導致更多幹旱,促進真菌的多樣性可能是保護我們的生態系統的關鍵。

目前,還沒人真正知道如何促進土壤真菌的多樣性,但至少,通過評估多樣性,“我們或許能夠確定那些可能‘不穩定’和抗干擾能力較差的生態系統,”薩普斯福德說,“這是一個激動人心的時刻。”

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