《自然通訊生物學(xué)》上的一篇有關(guān)土壤真菌的論文使人們越來越認(rèn)識到微生物在從人類消化到農(nóng)作物產(chǎn)量的各個方面所發(fā)揮的巨大作用：土壤中的微生物似乎正在影響全球范圍內(nèi)的森林多樣性。現(xiàn)小編將一則有關(guān)土壤真菌的報道編譯分享如下。

圖源：綠會融媒

地球上的森林呈現(xiàn)出從赤道到兩極的明顯梯度：赤道附近的熱帶森林往往擁有大量不同的物種，而靠近兩極的森林則植物多樣性較少。

對這種現(xiàn)象的一種解釋認(rèn)為，土壤中的病原體（包括細(xì)菌和真菌）有助于形成這種梯度。物種特異性病原體在成年樹木附近積聚，其豐富程度會降低幼樹在父母附近生長的成功率，從而促進(jìn)物種多樣性。這種效應(yīng)在溫暖潮濕的氣候條件下更為強(qiáng)烈，這也是赤道附近森林多樣性更高的原因。

然而，由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院首席科學(xué)家卡米爾·德拉沃 (Camille Delavaux) 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究為這個既定的故事增添了一個轉(zhuǎn)折。菌根真菌：一種與全球大多數(shù)植物根系形成互利關(guān)系的土壤真菌，似乎正在以影響全球森林多樣性模式的方式抵消有害土壤病原體的影響。

馬里蘭大學(xué)巴爾的摩郡分校（UMBC）地理與環(huán)境系統(tǒng)教授馬修·貝克（Matthew Baker）是這項(xiàng)新研究的合著者之一，他說：“《自然通訊生物學(xué)》上的一篇有關(guān)土壤真菌的論文提供了一種額外的機(jī)制，可能有助于解釋為什么森林成分的多樣性隨緯度的不同而不同，也提供了更多關(guān)于微生物如何調(diào)節(jié)整個地球多樣性模式的信息。”

微生物影響樹木多樣性

外生菌根真菌和叢枝菌根真菌這兩大類互生真菌都可以提高幼蟲的存活率。真菌，特別是那些“菌根”，是森林的天然盟友，因?yàn)樗鼈兛梢愿纳茦淠镜酿B(yǎng)分獲取。但是哪種菌根可以在森林中產(chǎn)生最大的樹木多樣性：外生菌根，還是叢枝菌根？不過，德拉沃及其同事發(fā)現(xiàn)，外生菌根真菌的效果更為明顯。外生菌根真菌會在植物根系周圍形成一層鞘，研究人員認(rèn)為這可以直接保護(hù)植物免受病原體的侵害。外生菌根真菌在高緯度地區(qū)更為常見，它們也更有可能是支持單一樹種的專家。

叢枝真菌在赤道附近更為常見，它們對病原體的保護(hù)作用可能較弱。它們也不太可能專一于某一樹種。這意味著它們更有可能鼓勵附近的不同樹種生長。

研究小組的發(fā)現(xiàn)與之前對這些真菌的了解相結(jié)合，可以解釋眾所周知的與緯度相關(guān)的林木多樣性模式。貝克說：“全球生物多樣性模式可能不僅僅來自樹木與病原體之間的對抗關(guān)系，還來自與土壤中真菌的共生關(guān)系。”

全球森林科學(xué)網(wǎng)絡(luò)

德拉沃解釋說：“這些發(fā)現(xiàn)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是因?yàn)槭访苌芯吭海⊿mithsonian Institution）的全球森林地球觀測站（ForestGEO）網(wǎng)絡(luò)管理著一個令人印象深刻的全球森林地塊網(wǎng)絡(luò)。要成為該網(wǎng)絡(luò)的成員，F(xiàn)orestGEO站點(diǎn)的研究人員必須承諾每五年對其地塊內(nèi)的樹木進(jìn)行一次清查，這就需要記錄地塊邊界內(nèi)每棵直徑至少為一英寸的樹木的大小和精確坐標(biāo)。有些地點(diǎn)還利用網(wǎng)絡(luò)制定的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議收集野生動物、土壤微生物群等方面的數(shù)據(jù)。目前的研究使用了全球77個 ForestGEO小區(qū)中43個小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，其中包括位馬里蘭大學(xué)主校區(qū)的一個小區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。

貝克說，該網(wǎng)絡(luò)“反映了科學(xué)界人士為更大利益而匯集資源的意愿”。在馬里蘭大學(xué)的案例中，由研究生Anita Kraemer帶領(lǐng)的學(xué)生志愿者收集了絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)。

不同的森林，不同的微生物

加州大學(xué)伯克利分校的兩塊6.25公頃（約15英畝）的地塊在其他方面也很獨(dú)特，這兩塊地于2012年加入了ForestGEO網(wǎng)絡(luò)。

加州大學(xué)伯克利分校的地塊包括森林邊緣（毗鄰網(wǎng)球場、停車場和游泳池等校園設(shè)施），除本地植物外，還包括各種外來物種。因此，這些地塊單位面積上的物種多樣性超過了其他溫帶森林，并可與網(wǎng)絡(luò)中的一些熱帶森林地塊相媲美。這些觀察結(jié)果促進(jìn)了貝克最近對城市森林的研究。

關(guān)于真菌在全球森林結(jié)構(gòu)中作用的新發(fā)現(xiàn)可能只是了解微生物如何推動全球生物多樣性模式的開始。貝克說：“科學(xué)界對不同類型土壤微生物的多樣性及其在地球上的分布還處于學(xué)習(xí)階段”。

德拉沃對繼續(xù)開展相關(guān)工作感到非常興奮。她說：“未來的研究將利用現(xiàn)有的樹木普查數(shù)據(jù)，并從30個地塊中生成更多的微生物基因測序數(shù)據(jù)，以便將微生物組與植物群落結(jié)構(gòu)直接聯(lián)系起來。”

文/Maggie 審/Dais

參考鏈接：

https://phys.org/news/2022-02-secret-mycorrhizal-fungi.html

https://phys.org/news/2024-01-soil-fungi-global-gradient-forest.html

來源: 海洋與濕地