Грибные сети, связывающие до 70% видов растений и переносящие углерод в почву, оказались крупнейшей биологической транспортной системой планеты и ключевым элементом углеродного цикла
Под поверхностью Земли существует колоссальная подземная грибная сеть, масштабы которой ранее не были количественно оценены. Международная группа учёных впервые построила глобальную карту этой системы и показала, что суммарная длина микоризных грибных структур может достигать порядка 110 квадриллионов километров. Работа опубликована в журнале Science.
Речь идёт об арбускулярных микоризных грибах (AM fungi) — группе почвенных грибов, которые формируют симбиоз с корнями растений. Их тончайшие нити, называемые гипами, пронизывают почву и обеспечивают обмен веществами: грибы передают растениям воду и минеральные элементы, а взамен получают углерод, образующийся в процессе фотосинтеза. Такой тип взаимодействия является фундаментальным для наземных экосистем: по оценкам, около 70% всех видов растений зависят от микоризных связей для нормального роста и выживания.
Несмотря на ключевую роль этих грибов в функционировании экосистем, до сих пор не существовало количественной глобальной оценки их распространения. Предыдущие работы рассматривали в основном разнообразие микробных сообществ в почве, но не позволяли восстановить плотность и географическую структуру всей сети.
Для создания первой мировой карты учёные объединили данные 322 исследований и около 16 000 образцов почвы, собранных в разных природных зонах суши. На основе этих данных и методов машинного обучения, а также современных методов визуализации микроструктур, они оценили общую протяжённость и биомассу подземной сети.
По словам одного из авторов работы, Корентена Бизо, «развитие высокоточных методов визуализации и алгоритмов машинного обучения позволяет впервые увидеть структуры, которые ранее оставались скрытыми: грибные сети, распределяющие питательные вещества и влияющие на климатические процессы».
Согласно оценкам, общая длина микоризной сети составляет около 110 квадриллионов километров. Дополнительно исследователи рассчитали, что её биомасса содержит примерно 300 мегатонн углерода — это сопоставимо с массой, примерно в 4–6 раз превышающей массу всего человечества.
Отдельное значение имеет вклад этих сетей в глобальный углеродный цикл. Согласно расчётам, через грибные структуры ежегодно в почву переносится эквивалент около 4 миллиардов тонн углекислого газа. Это примерно 11% всех антропогенных выбросов CO2, связанных с деятельностью человека.
Главный автор работы Джастин Стюарт подчёркивает, что масштабы этой системы трудно переоценить: даже одна чайная ложка почвы может содержать до 10 метров грибных нитей, формирующих локальные фрагменты глобальной сети.
Исследование также фиксирует тревожную тенденцию: в сельскохозяйственных почвах плотность микоризных сетей примерно вдвое ниже, чем в естественных экосистемах. При этом травянистые ландшафты (grasslands), на которые приходится около 40% всей арбускулярной грибной биомассы, находятся под давлением: они осваиваются под сельское хозяйство примерно в 4 раза быстрее, чем леса.
Снижение плотности этих подземных сетей может уменьшать способность почв удерживать углерод и эффективно перерабатывать питательные вещества, что потенциально влияет на устойчивость климатической системы.
Соавтор работы Мерлин Шелдрейк отмечает, что «микоризные грибы представляют собой своеобразную инфраструктуру жизни, формировавшуюся сотни миллионов лет. Понимание того, как распределена и функционирует эта система, может стать ключом к более эффективному управлению почвенными экосистемами — от сельского хозяйства до климатической политики».