Ученые составили мировую карту густоты арбускулярной микоризы

Ученые впервые оценили глобальную густоту и биомассу гиф грибов, образующих арбускулярную микоризу — симбионтов большинства наземных растений. По расчетам, опубликованным в журнале Science, в верхних 15 сантиметрах почв находится около 1,10 × 10¹⁷ километра живых гиф, что примерно соответствует половине расстояния от Земли до центра Млечного Пути. Самые плотные сети микоризы оказались в травяных экосистемах.

Арбускулярные микоризные грибы образуют симбиоз примерно с 70 процентами видов наземных растений: растения снабжают их углеводами и липидами, а грибы помогают добывать из почвы воду и минеральные вещества. Их гифы могут увеличивать площадь, с которой растение получает ресурсы, до ста раз и поставлять ему значительную долю фосфора и азота. Одновременно эти сети служат важным путем переноса фиксированного растениями углерода в подземные экосистемы.

Несмотря на важную роль арбускулярной микоризы в круговороте углерода и питательных веществ, до сих пор не существовало пространственно явной глобальной оценки ее живой подземной инфраструктуры. Джастин Стюарт (Justin Stewart) из Свободного университета Амстердама и его коллеги собрали базу из 322 исследований, включившую более 16000 почвенных кернов и более 4000 отдельных измерений густоты гиф.

На основе геопривязанных полевых данных исследователи обучили модели случайного леса, учитывавшие климат, химию почв и растительный покров, и построили карту густоты гиф с разрешением около одного квадратного километра. Средняя предсказанная густота составила 4,4 метра гиф на кубический сантиметр почвы. Если сложить все предсказанные длины для верхних 15 сантиметров почв, получится 1,10 × 10¹⁷ километра, — примерно половина расстояния от Земли до центра Млечного пути. Авторы отмечают, что это примерно четверть от предсказанной ранее длины гиф всей микоризы.

Чтобы перевести длину в биомассу, авторам нужно было оценить толщину гиф. Для этого они использовали роботизированную систему съемки, которая отслеживала рост связанного с корнями растений мицелия самых распространенных грибов-образователей арбускулярной микроризы, и получила более 300000 измерений ширины гиф у пяти штаммов трех широко распространенных представителей рода Rhizophagus. Средний радиус гиф составил около 2,7 микрометра, а итоговая оценка показала, что в живых гифах верхнего слоя почвы содержится в 4–6 раз больше углерода, чем в биомассе всех людей.

Самые плотные сети арбускулярно-микоризных грибов модель предсказала в травяных экосистемах — особенно в горных и затопляемых лугах, прериях и степях. На них пришлось около 40 процентов всей рассчитанной биомассы, среди отдельных эпицентров авторы выделили Эверглейдс во Флориде, болота в Южном Судане и Тибетскую степь. При этом сельскохозяйственные земли, по наблюдаемым данным, содержали в среднем вполовину меньше гиф, что авторы связывают с внесением удобрений, снижением углеродных «инвестиций» растений в грибы и применением фунгицидов. Среди других ключевых факторов, связанных с плотностью гиф, авторы отмечают содержание питательных веществ в почве, осадки и продуктивность растений.

Таким образом, грибы, образующие арбускулярную микоризу, формируют огромную и до сих пор плохо учтенную подземную сеть, причем ее основная биомасса расположена в уязвимых для деградации травяных экосистемах и выступает там в роли «клея». О том, как микориза удерживает почву, и что с ней происходит при ветровой эрозии, можно прочитать в нашем материале «Унесенная ветром».