Под землей разветвленные сети почвенных грибов лежат в основе функционирования наземных экосистем. Однако, несмотря на их глобальное значение, образцы этих грибов-партнеров, в том числе важных сельхозкультур, были исследованы лишь в 30% мировых экосистем. Арбускулярные микоризные грибы образуют важные партнерские отношения с растениями в сфере обмена ресурсами. Грибы формируют сложные сети, помогая растениям усваивать питательные вещества, такие как фосфор и азот. Взамен растения предоставляют грибам углерод, при этом ежегодно от растений к микоризным грибам передается около 1 миллиарда тонн углерода. Поскольку эти сети перемещают огромные объемы углерода, питательных веществ и воды, их часто называют одной из циркуляционных систем Земли.
В исследовании, опубликованном в журнале FEMS Microbiology Letters, ученые проанализировали ДНК из окружающей среды, полученную из крупнейшего на сегодняшний день глобального массива данных об арбускулярных микоризных грибах. Их результаты выявили значительный пробел: более чем в 70% мировых экорегионов отсутствуют данные секвенирования этих грибов.
Составляя карту этих пробелов, исследователи показывают, насколько сбор данных был сосредоточен лишь в нескольких регионах.
«Арбускулярные микоризные грибы лежат в основе функционирования большинства наземных экосистем, но наши данные сильно смещены в сторону ограниченного набора регионов. Если мы хотим получить надежные прогнозы относительно биоразнообразия, круговорота углерода и устойчивости экосистем, нам необходима гораздо более репрезентативная глобальная выборка», — отмечает ведущий автор исследования и эволюционный биолог доктор Джастин Стюарт.
Обширные территории Африки, части Азии, бореальные системы и засушливые районы по-прежнему крайне недостаточно изучены. Последствия выходят за рамки исследований биоразнообразия. Арбускулярные микоризные грибы влияют на продуктивность растений, агрегацию почвы и стабилизацию углерода. Без более репрезентативной выборки прогнозы распространения грибов и их вклада в смягчение последствий изменения климата и цели восстановления несут в себе значительную неопределенность. Привлечение внимания к этим серьезным пробелам в данных может побудить исследователей сосредоточить будущие усилия по отбору проб в ключевых местообитаниях.
Исследование является частью продолжающейся глобальной инициативы, возглавляемой Обществом защиты подземных сетей. Их миссия заключается в картировании и защите микоризных сетей Земли. В прошлом году участники исследования опубликовали в журнале Nature глобальные карты разнообразия микоризных грибов.
Эти карты, объединяющие почти три миллиарда последовательностей ДНК, спутниковые снимки и приблизительно 25 000 образцов почвы, позволили создать прогностические модели биоразнообразия и эндемизма микоризных грибов в глобальном масштабе.
Хотя эти модели могут прогнозировать закономерности биоразнообразия в глобальном масштабе, в том числе в экосистемах без образцов, они нуждаются в проверке. Неопределенность возрастает в областях с небольшим количеством или полным отсутствием эмпирических данных.
Данные о ДНК подземных арбускулярных микоризных грибов по-прежнему отсутствуют или недоступны для публичного доступа более чем в 600 наземных экосистемах. Для уменьшения этой неопределенности потребуются целенаправленные отборы проб и наземные исследования в недостаточно представленных регионах.
Для решения этой проблемы объединение «Общество защиты подземных сетей» (Society for the Protection of Underground Networks, SPUN) запустило программу «Подземные исследователи» — децентрализованную инициативу, управляемую местными сообществами, в рамках которой исследователи и местные жители собирают образцы почвы в малоизученных экосистемах. Расширяя сбор образцов на малоизученные местообитания, программа стремится уменьшить неопределенность на глобальных картах и создать общедоступные данные, которые улучшат прогнозы и предсказания биоразнообразия грибов.
«Экологическая ДНК позволяет нам идентифицировать виды грибов даже по чайной ложке почвы. Это один из самых надежных инструментов, которые у нас есть для документирования биоразнообразия под землей, поскольку он позволяет выявлять виды грибов, которые проводят всю свою жизнь вне поля зрения в почве, многие из которых невозможно культивировать в лаборатории. Но эти исследования по секвенированию ДНК из окружающей среды могут быть эффективны только после сбора образцов почвы. Расширение отбора проб на земле остается крайне важным», — объясняет доктор Бетан Мэнли, ведущий специалист по вычислительной биологии в SPUN и один из авторов этого исследования.
Выявив недостающую информацию, новый анализ предоставляет план будущих исследований. Восполнение этих пробелов позволит уточнить биогеографическое распространение видов арбускулярных микоризных грибов и укрепит их интеграцию в экологическую политику, планирование восстановительных работ и глобальные модели углеродного цикла.
Источник: SPUN.
Арбускулярные микоризные грибы образуют обширные сети мицелия в почве, где они устанавливают тесные связи с корнями растений. Грибные нити собирают питательные вещества в почве и обменивают их с растениями на углерод, при этом глобальные объемы переноса углерода оцениваются примерно в 1 миллиард тонн в год. Автор фото: Лорето Оярте Гальвес - VU Amsterdam, AMOLF, SPUN.