真菌多样性及其与森林未来的关系

2020-10-12 42真菌

如果你沉迷于松露,或波奇尼和香菇,你已经享受了外生菌根真菌的产品。与包括松树、桦树、橡树和柳树在内的植物形成共生关系,这些真菌已经存在了数百万年,它们伸展开来的细丝支撑着整个生态系统。

根据1月21日发表在《生物地理学杂志》上的斯坦福大学的研究表明真菌多样性及其与森林未来的关系,到2070年,气候变化可能导致350万平方公里北美松林中超过四分之一的外生菌根真菌物种消失,面积是阿拉斯加的两倍。

真菌多样性及其与森林未来的关系

斯坦福大学人文科学学院生物学副教授、该研究的资深作者卡比尔·皮伊说:“这些生物对森林的功能和健康至关重要。”我们有证据表明,这些真菌和其他种类的有机体一样容易受到气候变化的影响,它们的反应可能更为重要。”

此前,Peay实验室绘制了全球森林分布图,其中树木与不同类型的共生真菌共生,发现地球上60%以上的树木目前与外生菌根真菌有关。现在,通过进一步了解这些真菌在不同气候下形成的群落,研究人员预测了未来气候变化对它们的影响。

微生物图谱

几年来,Peay实验室从68片松林中收集了1500个土壤样本,这些松林代表了从佛罗里达到阿拉斯加的北美大片地区。在过去的工作中,他们对每个样本的DNA进行了测序,以了解哪些真菌物种生活在土壤中,数量有多丰富。他们先前发表的研究结果表明,真菌多样性及其与森林未来的关系,每个地区的真菌都是不同的,这与一个普遍的假设相矛盾,即这些群落在世界上大多数地方看起来都很相似。随后,他们绘制了世界各地树木与共生微生物之间的联系图。

在他们最新的论文中,Peay实验室的博士后学者Brian stedinger探索了这些地理真菌模式与历史气候数据之间的关系。

这项研究的主要作者斯坦丁格说:“我们从岩芯中提取了土壤和每个地点特有的气候数据。”我们发现,气候是目前北美真菌多样性模式最重要的预测因子。”

斯坦丁格还发现,北美不同地区对真菌多样性有独特的最佳温度。例如,寒冷的北方森林在年平均气温5℃左右有一个多样性高峰,而东部温带森林在20℃附近达到了多样性高峰。

根据政府间气候变化专门委员会对气候变化的预测,研究人员利用这些数据来预测未来的多样性。由于真菌多样性最佳气候的区域差异,一些森林,特别是北部和西北部的森林,真菌多样性可能会大幅下降。

“根据我们的模型,未来50年的气候变化可能会导致350万平方公里北美松林中超过四分之一的外生菌根物种灭绝,”Stedinger说面积是阿拉斯加的两倍。”

其他地区,比如东部温带森林,可以获得30%到50%的收益——假设开发新物种和失去新物种一样容易。

佩伊说:“有一件事让人震惊,也有点可怕,那就是我们预测北美西部的多样性会有相当大的下降,在文化上,真菌多样性和对收集食用菌感兴趣的人来说都是众所周知的。”

抵御气候变化

外生菌根真菌在寄主的根周围形成一个鞘,有助于防止侵蚀和保护根部免受损害和病害。真菌似乎通过减缓分解和促进土壤的积累来增加土壤中的碳储量。它们还帮助寄主树木更快地生长,从而吸收更多的碳,这是通过提高它们吸收氮的能力来实现的,而氮是它们生长所必需的。

“就生态系统功能而言,特别是缓冲大气以应对气候变化,外生菌根真菌是你最不想失去的微生物之一,”Stedinger说我们预计会失去那些功能最强的物种——那些酶活性最高的物种,那些能在最远处觅食的物种。”

在这项工作的基础上,研究人员正在考虑研究真菌多样性较低的森林,并进行实验,以更好地了解这些改变的真菌群落在未来如何发挥作用。

“对于微生物组学的研究,我觉得我们进入了一个新的发现时代,”皮伊说就像达尔文和华莱士上了船,去了新地方,看到了新事物,改变了他们看待世界的方式,这就是这个领域正在发生的事情。”

引用

Stanford University. "Fungal diversity and its relationship to the future of forests." ScienceDaily. ScienceDaily, 22 January 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200122134928.htm.

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