地下真菌如何塑造森林

一项涉及森林全球地球观测站(ForestGEO)网络中43个研究地块(包括圣路易斯华盛顿大学环境现场站泰森研究中心的片树木)的大型研究帮助阐明了地下真菌塑造环境的力量。森林。

生物学副教授乔纳森·迈尔斯(JonathanMyers)表示，从热带地区到遥远的北方，土壤中的真菌似乎直接决定了特定地区能够繁衍生息的树木数量和类型，他在泰森食品公司的工作对全球研究结果做出了贡献。该研究发表在《通讯生物学》杂志上。

许多树木依赖于与根部周围生长的菌根真菌的特殊伙伴关系。真菌为树提供氮、磷和其他营养物质，树则以糖和脂质的形式为真菌提供碳作为能量。“这是一个互惠互利的安排，”​​迈尔斯说。

这项研究的结果表明，真菌与其树上伙伴不仅仅是偶然的熟人：真菌推动了多样性——或者说缺乏多样性。

具体来说，地下的来回有助于解释为什么热带森林可以在一个小区域内支持多种树木，为什么遥远的北部和南部的森林通常仅由少数物种主导，以及为什么橡树和山核桃森林在泰森的排名接近多样性谱的中间。迈尔斯说：“这项研究真正着眼于生态学的基本模式之一，即越靠近赤道，森林就越多样化。”

研究人员利用数学模型和树木调查来追踪不同类型的菌根真菌对多样性的影响。正如迈尔斯所解释的，它们有两种主要类型：丛枝菌根(AM)和外生菌根(EM)。AM真菌——“活化石”，与科学上已知的最早植物的真菌本质上相同——在热带地区尤其丰富。EM真菌是一种新出现的真菌，在远离赤道的地方变得越来越常见。

该研究表明，从一种真菌向另一种真菌的转变对树木多样性产生了重大影响。AM真菌是机会均等的伙伴，几乎可以支持生活在附近的任何AM树种。由于真菌不太挑剔，任何试图在特定地点生长的AM幼苗或树苗都可以期待当地菌根的促进。

相比之下，EM真菌的识别能力要强得多，并且只会帮助某些树种，而忽视所有其他树种。因此，如果依赖EM真菌的树苗能够与其同类成员共享空间和真菌，那么它就更有可能茁壮成长。通过这种方式，挑剔的真菌会鼓励同一物种的树木群落聚集在一起。

EM真菌还有助于保护其喜爱的树种免受疾病侵害。正如迈尔斯解释的那样，这种有益的行动实际上降低了森林的多样性。如果森林遭受针对特定类型树木的疾病爆发，那么与同一物种的邻居距离太近可能会存在风险。但EM真菌降低了这种风险，使树木能够更安全地靠近同类生长。AM真菌不能提供那么多的疾病保护，因此热带森林中的树木在多样性中找到了安全。

迈尔斯说，更好地了解真菌有助于正确认识泰森的树木。泰森大约位于热带地区和加拿大北部北方森林之间，是研究中检查的两种真菌的家园。它还拥有适度的树木组合——主要是山核桃树和橡树品种——既不过度多样化，也不过于单调。迈尔斯说，泰森介于极端之间的立场使其成为全球研究的宝贵数据来源。

“我们研究的土地面积大约有45个足球场那么大，其中只有40多种不同种类的树木，”迈尔斯说。“在大多数热带森林中，这么大的一块土地上会有数百种不同的物种。在加拿大北部的北方森林中，可能只有不到10种。”

迈尔斯说，为了进一步了解驱动森林多样性的力量，研究人员应该准确研究真菌如何在物理和化学水平上与树根相互作用。“我们还有很多地下工作要做，”他说。

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