Скрытая внутри Земли сеть грибов может достигать Солнца миллиард раз

Фото из открытых источников

Земля под нашими ногами не стоит на месте. Она бурлит и пульсирует неистовой активностью, во многом обусловленной партнерством между растениями и грибами, история которого насчитывает не менее 450 миллионов лет.

Это микоризная сеть – обширная система грибковых нитей, находящихся во взаимном обмене с растительным миром, покрывающим нашу планету, транспортирующая питательные вещества из почвы и получающая взамен углерод, образующийся в результате фотосинтеза растений.

Это масштабный и жизненно важный процесс. Около 70 процентов всех видов растений зависят от микоризного симбиоза.

Теперь, впервые, ученые составили глобальную карту этой скрытой инфраструктуры, выявив подземную сеть нитей арбускулярных микоризных грибов (АМ), которая простирается примерно на 110 квадриллионов километров через почву Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Этого достаточно, чтобы преодолеть расстояние в 150 миллионов километров от Земли до Солнца почти миллиард раз.

«Трудно переоценить важность и масштаб этих грибов», — говорит эволюционный эколог Джастин Стюарт из Общества защиты подземных сетей (SPUN) и Амстердамского свободного университета. «В одной чайной ложке почвы может находиться до 10 метров микоризной сети».

Грибковые сети состоят из подземных нитей, называемых гифами, которые проходят под поверхностью земли в лесах и других растительных сообществах, и зачастую они играют решающую роль в процветании этих сообществ.

Они переносят питательные вещества, такие как фосфор, а также воду, которая обычно недоступна для корней растений, в обмен на углерод, получаемый от растений.

Это делает «древесную сеть» неотъемлемой частью углеродного цикла нашей планеты, но трудно оценить масштабы ее роли, если мы не знаем, насколько велика эта сеть.

Работа Стюарта с коллегами представляла собой амбициозную попытку выяснить это.

Они собрали данные из 322 исследований, охватывающих более 16 000 образцов почвы из девяти различных глобальных биомов. Эти исследования содержали более 4000 измерений плотности гиф АМ-растений, что позволило исследователям выявить закономерности в условиях, при которых эти сети с большей вероятностью обнаруживаются.

Затем они использовали машинное обучение для прогнозирования плотности ранее неизвестных сетей аддитивных микроорганизмов по всему миру, а также роботизированную визуализацию для измерения толщины более чем 300 000 живых грибковых нитей, что позволило им преобразовать длину сети в биомассу.

Результаты были впечатляющими.

«Насколько нам известно, мы впервые представили глобальную оценку плотности гиф АМ-микоризы, предсказав наличие 110 квадриллионов километров гиф АМ-микоризы в верхних 15 сантиметрах земной коры», — пишут исследователи.

По оценкам, эта сеть будет весить 300 миллионов тонн — это в четыре-шесть раз больше общей живой биомассы человека — и послужит путем для перемещения примерно 4 миллиардов тонн эквивалента углекислого газа из растений в подземные экосистемы каждый год.

Но наибольший сюрприз преподнесла ситуация там, где эти сети были наиболее сильны.

Вместо того чтобы концентрироваться преимущественно в тропических лесах, наибольшая плотность микоризных грибов была обнаружена в таких местах, как луга, прерии, степи и болота. По оценкам, около 40 процентов всей мировой биомассы микоризных грибов сосредоточено именно в этих местах.

Исследователи полагают, что это происходит потому, что травянистые растения, такие как злаки, направляют больше углерода к микоризным грибам, чем древесные растения.

Более тревожным является тот факт, что плотность грибковой сети в среднем была на 47 процентов ниже на обрабатываемых сельскохозяйственных угодьях.

Вероятно, это связано с использованием удобрений, таких как фосфор и азот, а также фунгицидов и методов ведения сельского хозяйства, ограничивающих присутствие грибков, — но долгосрочными последствиями могут стать снижение способности почвы к хранению углерода и транспортировке питательных веществ.

Однако многое нам до сих пор неизвестно.

Значительная часть мира остается малоизученной, включая пустыни, тропические леса и тундру. Кроме того, большинство измерений проводится в верхних слоях почвы, а это значит, что существуют более глубокие слои, о которых мы мало знаем.

Всё это затрудняет точное определение того, какая часть подземной сети ещё не изучена, и стоит отметить, что многое в «лесной сети» нам ещё не до конца понятно.

Тем не менее, эта работа представляет собой наиболее полную на сегодняшний день карту, проливающую свет на скрытую активность в темноте под нашими ногами и показывающую, как много нам еще предстоит узнать.

«Микоризные грибы формировали жизнь на Земле на протяжении сотен миллионов лет, но мы до сих пор слишком мало понимаем, как инфраструктура этих живых транспортных систем распределена по планете», — говорит миколог Мерлин Шелдрейк из SPUN и Свободного университета Амстердама. «Это исследование — важный шаг на пути к пониманию того, как функционирует эта планетарная система кровообращения, и оно предлагает способы более эффективного взаимодействия с грибами для решения многих актуальных проблем нашего времени, от продовольственной безопасности до изменения климата».