Под гори, прерии, блата и обработваеми земи преминава през почвата жива мрежа, свързвайки растенията с гъбични партньори, които им помагат да се хранят, да пренасят вода и да извличат въглерод под земята. Досега никой не бе картографирал тази мрежа в мащаба на планетата.
Новият анализ, публикуван в Science, предлага първата глобална оценка на физическия обхват на арбускуларните микоризни гъбични мрежи. Това е едно от най-разпространените партньорства в природата. Изследователите изчисляват, че горните 15 сантиметра от почвата на Земята съдържат около 110 квадрилиона километра от тези гъбични нишки, наречени хифи, и приблизително 300 мегатона въглерод в живата гъбична биомаса.
"Трудно е да се надцени значението и огромността на тези гъби", заявява водещият автор д-р Джъстин Стюарт (Justin Stewart) от Обществото за защита на подземните мрежи или SPUN (Society for the Protection of Underground Networks). "Само в една чаена лъжичка почва може да има до 10 метра микоризна мрежа."
Тази невидима система помага за поддържането на голяма част от живота на сушата. Арбускуларните микоризни гъби, или AM, образуват симбиотични партньорства с повече от 70% от сухоземните растителни видове. Растенията им доставят въглерод, докато гъбите помагат за доставянето на хранителни вещества и вода от почвата.
Глобална прогнозна плътност и неопределеност на модела на AM хифи. Кредит: Science
Появата на захранващите магистрали на почвата
Тези гъби са оформили живота на сушата повече от 450 милиона години. Техните хифи се простират отвъд корените, увеличавайки площта, от която корените се хранят, до 100 пъти. Те могат също така да осигурят до 80% от фосфора на растението и 20% от азота му.
Често сравнявани с кръвоносна система, тези гъбични мрежи пренасят въглерод, вода и хранителни вещества през подземните екосистеми. Проучването изчислява, че AM гъбичните мрежи транспортират около 4 милиарда тона еквивалент на въглероден диоксид в почвите всяка година. Това е приблизително 11% от всички емисии на въглероден диоксид, свързани с човешката дейност.
Това не означава, че гъбите сами унищожават тези емисии. Но ги поставя сред основните биологични пътища, по които въглеродът навлиза в почвите. Част от него може да се задържи дълго време чрез гъбичните останки и богати на въглерод съединения, които се свързват с минерали.
Картографиране и роботизирано изобразяване
За да изградят картата, изследователите са събрали над 4000 уникални измервания на плътността на AM хифите от над 16 000 почвени проби. Тези проби са събрани в девет от 14-те глобални биома и 100 екорегиона в света. След това те са обучават модели за машинно обучение, за да предсказват плътността на гъбичките в непроведени проби. Изследователите са използвали данни за климата, химичния състав на почвата, растителността и други данни за околната среда за прогнози.
Екипът е работил и с групата по физика на поведението в холандския изследователски институт AMOLF, която е използвала роботизирано система за визуализация, за да измери повече от 300 000 проби от живи гъбични хифи в лабораторията. Тези измервания са помогнали на изследователите да преобразуват оценките за дължината в биомаса.
Микоризни гъби под микроскоп в института по биофизика AMOLF в Амстердам. Кръглите структури са спори. Цветът е променен за по-добра визуализация. Кредит: Tomás Munita
"С появата на нови технологии в областта на визуализацията с висока резолюция, машинното обучение и роботиката, ние започваме да разкриваме това, което дълго време е било скрито под краката ни", разказва съавторът д-р Корентин Бизо (Corentin Bisot), биофизик от AMOLF. "Изучаваме как сложните тела на мрежообразуващите гъби транспортират хранителни вещества и помагат за регулирането на климата."
Тревните площи са предпочитани убежища на гъбичките
Една от най-ясните модели в изследването е къде тези гъбични мрежи са най-концентрирани. Тревните площи се открояват като най-силните резервоари на AM гъбична инфраструктура, съдържащи приблизително 40 процента от световната AM гъбична биомаса.
Най-гъсто населените райони включват наводнените пасища на река Суд в Южен Судан, Евърглейдс във Флорида и Тибетското плато. Прерийните и степните екосистеми също се класират на високи позиции.
Това е важно, защото пасищата обикновено не са първите екосистеми, които хората свързват с глобалното регулиране на климата. Тропическите гори обикновено доминират в общественото въображение. Но новото изследване показва, че пасищата, въпреки по-ниската като цяло продуктивност на надземните растения, канализират забележителни количества въглерод под земята чрез своите гъбни партньори.
AM хифни плътности
Проучването установи, че се очаква плътността на AM хифите да бъде с около 39% по-висока в планинските тревни съобщества, отколкото в тропическите влажни широколистни гори. Дивите треви също са свързани с най-висока плътност на хифите сред растителните групи в набора от данни на изследователите.
Хифните радиуси варират между щамовете и видовете AM гъби. Кредит: Science
Авторите отбелязват, че това вероятно отразява гъстите коренови системи на пасищата и доминирането на растителни видове, които си партнират с AM гъбите. Това също така е важна информация за опазването на природата. Пасищата са сред най-слабо защитените екосистеми на Земята и се превръщат в земеделска земя по-бързо от горите.
Миналата година изследователи съобщават, че 95% от горещите точки на биоразнообразие за арбускуларни микоризни гъби се намират извън защитени зони. Новите карти добавят още един слой, показващ не само къде гъбичното разнообразие може да е високо, но и къде самата физическа гъбна инфраструктура изглежда особено гъста.
Обработваемите земи показват по-слаби мрежи под земята
Проучването също така повдига опасения относно това какво се случва, когато тези системи са нарушени.
В рамките на наблюдаваните полеви данни, гъстотата на хифите в обработваемите почви е била средно с 47,3% по-ниска, отколкото в необработваемите почви. В общи линии, изследването прогнозира, че големите земеделски земи са свързани с около 50% по-ниска гъстота на мрежата.
Най-големите прогнозирани намаления са наблюдавани в сухите земи и тропическите широколистни гори, превърнати в обработваеми земи. Авторите отбелязват, че не са могли директно да моделират специфични земеделски практики или интензитет на земеползване, така че е необходима повече работа, за да се свържат конкретни методи с намаляването на гъбичните видове. Въпреки това те посочват вероятните фактори, например торове и фунгициди, като и двата препарата могат да намалят въглерода, който растенията изпращат към гъбичните партньори, или директно да потиснат растежа на гъбичките.
Ако тези мрежи се изтънят, почвите могат да загубят част от способността си да циркулират хранителни вещества, да устояват на стреса и да съхраняват въглерод.
Близък план на извличане на почвено ядково ядро. Кредит: Tomás Munita
Политика за климата и опазването на околната среда
За д-р Тоби Киърс (Toby Kiers), еволюционен биолог и изпълнителен директор на SPUN, откритията би трябвало да оформят начина, по който се изграждат политиките за климата и опазването на природата.
"Гъбите са били пренебрегвани в контекста на климата и опазването на природата твърде дълго. Сега е моментът да променим тази траектория."
Анализът включва и карти на несигурността, а авторите подчертават, че много части на света все още са слабо проучени. Тропическите гори, пустините и по-дълбоките почви все още се нуждаят от повече проучвания. Само около 2% от базата данни на екипа е от почви с дълбочина под 50 сантиметра. Така че глобалните оценки са ограничени до горните 15 сантиметра, за да останат консервативни.
"Микоризните гъби са оформили живота на Земята в продължение на стотици милиони години, но все още разбираме твърде малко за това как инфраструктурата на тези живи транспортни системи е разпределена по цялаа планета", коментира съавторът д-р Мерлин Шелдрейк (Merlin Sheldrake). "Това проучване е вълнуваща стъпка към разбирането на това как функционира тази планетарна кръвоносна система и предлага начини, по които можем да работим по-добре с гъбите, за да помогнем за справянето с много от разгръщащите се предизвикателства на нашето време, от продоволствената сигурност до изменението на климата."
Практически последици от изследването
Новите карти дават на правителствата, управителите на земи и специалистите по планиране на опазването на околната среда по-ясна базова насока къде подземните гъбични системи може да са най-силни и къде може да са подложени на натиск. Това би могло да помогне за насочване на защитата на пасищата, възстановителните работи и бъдещия мониторинг на почвата.
Констатациите също така изострят въпросите за селското стопанство, особено дали земеделските системи могат да бъдат управлявани по начини, които поддържат по-здрави микоризни мрежи, като същевременно защитават добивите.
Също толкова важно е, че проучването подчертава основните слепи петна, показвайки къде са необходими повече полеви проби, преди да може напълно да се обясни една от най-големите живи подземни системи на планетата.
Справка: Justin D. Stewart et al., Global density and biomass of arbuscular mycorrhizal fungal networks. Science 392, 1171-1176 (2026). DOI: 10.1126/science.adu4373
Източник: Earth’s underground fungal network may stretch 110 quadrillion kilometers, The Brighter Side of News
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"
dolivo
Чифтосали ли са се Хомо еректус и денисовците? Зъбните протеини намекват за древни срещи
Niko Kolev
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука