土壤真菌与森林共存，影响全球不同纬度的森林多样性

《自然通讯生物学》上的一篇有关土壤真菌的论文使人们越来越认识到微生物在从人类消化到农作物产量的各个方面所发挥的巨大作用：土壤中的微生物似乎正在影响全球范围内的森林多样性。现小编将一则有关土壤真菌的报道编译分享如下。

图源：绿会融媒

地球上的森林呈现出从赤道到两极的明显梯度：赤道附近的热带森林往往拥有大量不同的物种，而靠近两极的森林则植物多样性较少。

对这种现象的一种解释认为，土壤中的病原体（包括细菌和真菌）有助于形成这种梯度。物种特异性病原体在成年树木附近积聚，其丰富程度会降低幼树在父母附近生长的成功率，从而促进物种多样性。这种效应在温暖潮湿的气候条件下更为强烈，这也是赤道附近森林多样性更高的原因。

然而，由瑞士苏黎世联邦理工学院首席科学家卡米尔·德拉沃 (Camille Delavaux) 领导的一项新研究为这个既定的故事增添了一个转折。菌根真菌：一种与全球大多数植物根系形成互利关系的土壤真菌，似乎正在以影响全球森林多样性模式的方式抵消有害土壤病原体的影响。

马里兰大学巴尔的摩郡分校（UMBC）地理与环境系统教授马修·贝克（Matthew Baker）是这项新研究的合著者之一，他说：“《自然通讯生物学》上的一篇有关土壤真菌的论文提供了一种额外的机制，可能有助于解释为什么森林成分的多样性随纬度的不同而不同，也提供了更多关于微生物如何调节整个地球多样性模式的信息。”

微生物影响树木多样性

外生菌根真菌和丛枝菌根真菌这两大类互生真菌都可以提高幼虫的存活率。真菌，特别是那些“菌根”，是森林的天然盟友，因为它们可以改善树木的养分获取。但是哪种菌根可以在森林中产生最大的树木多样性：外生菌根，还是丛枝菌根？不过，德拉沃及其同事发现，外生菌根真菌的效果更为明显。外生菌根真菌会在植物根系周围形成一层鞘，研究人员认为这可以直接保护植物免受病原体的侵害。外生菌根真菌在高纬度地区更为常见，它们也更有可能是支持单一树种的专家。

丛枝真菌在赤道附近更为常见，它们对病原体的保护作用可能较弱。它们也不太可能专一于某一树种。这意味着它们更有可能鼓励附近的不同树种生长。

研究小组的发现与之前对这些真菌的了解相结合，可以解释众所周知的与纬度相关的林木多样性模式。贝克说：“全球生物多样性模式可能不仅仅来自树木与病原体之间的对抗关系，还来自与土壤中真菌的共生关系。”

全球森林科学网络

德拉沃解释说：“这些发现之所以能够实现，是因为史密森研究院（Smithsonian Institution）的全球森林地球观测站（ForestGEO）网络管理着一个令人印象深刻的全球森林地块网络。要成为该网络的成员，ForestGEO站点的研究人员必须承诺每五年对其地块内的树木进行一次清查，这就需要记录地块边界内每棵直径至少为一英寸的树木的大小和精确坐标。有些地点还利用网络制定的标准化协议收集野生动物、土壤微生物群等方面的数据。目前的研究使用了全球77个 ForestGEO小区中43个小区内的数据，其中包括位马里兰大学主校区的一个小区内的数据。

贝克说，该网络“反映了科学界人士为更大利益而汇集资源的意愿”。在马里兰大学的案例中，由研究生Anita Kraemer带领的学生志愿者收集了绝大部分数据。

不同的森林，不同的微生物

加州大学伯克利分校的两块6.25公顷（约15英亩）的地块在其他方面也很独特，这两块地于2012年加入了ForestGEO网络。

加州大学伯克利分校的地块包括森林边缘（毗邻网球场、停车场和游泳池等校园设施），除本地植物外，还包括各种外来物种。因此，这些地块单位面积上的物种多样性超过了其他温带森林，并可与网络中的一些热带森林地块相媲美。这些观察结果促进了贝克最近对城市森林的研究。

关于真菌在全球森林结构中作用的新发现可能只是了解微生物如何推动全球生物多样性模式的开始。贝克说：“科学界对不同类型土壤微生物的多样性及其在地球上的分布还处于学习阶段”。

德拉沃对继续开展相关工作感到非常兴奋。她说：“未来的研究将利用现有的树木普查数据，并从30个地块中生成更多的微生物基因测序数据，以便将微生物组与植物群落结构直接联系起来。”

文/Maggie   审/Daisy

参考链接：

https://phys.org/news/2022-02-secret-mycorrhizal-fungi.html

https://phys.org/news/2024-01-soil-fungi-global-gradient-forest.html

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