Невидимая вселенная под ногами: скрытая грибница, способная опоясать Млечный Путь

Подземная грибная сеть Земли настолько обширна, что, окажись она в открытом космосе, вытянутая в одну линию, она пересекла бы примерно 10% Млечного Пути, говорится в новом исследовании.

Эти подземные структуры, называемые сетями арбускулярных микоризных грибов, работают в симбиозе с большинством наземных растений планеты, снабжая их азотом и фосфором в обмен на углерод. Теперь первая глобальная карта этой грибной сети показала, где их замысловатые ветвящиеся структуры сплетаются наиболее плотно.

Согласно исследованию, опубликованному в четверг (11 июня) в журнале Science, на высокогорных или затопляемых лугах, таких как Эверглейдс во Флориде, верхние 15 сантиметров почвы особенно насыщены грибами, содержащими около 40% мировой грибной биомассы. Это подчеркивает, что нетронутые луга являются жизненно важным и надежным поглотителем углерода.

«Это самый густой грибной лес на Земле, и он находится под дикими лугами, — рассказал Live Science ведущий автор исследования Джастин Стюарт, эволюционный биолог из Общества защиты подземных сетей (SPUN), научной организации, специализирующейся на грибах, вступающих в симбиоз с растениями. — Это меняет то, как мы обсуждаем распределение жизни на Земле».

«Я надеюсь, это станет частью диалога об их защите, потому что дикие луга исчезают очень быстро, — добавил Стюарт. — Это территории, которые люди безжалостно распахивают, ведь выкорчевать траву гораздо легче, чем дерево».

Например, карта показала, что некоторые сельскохозяйственные методы буквально уничтожают эту подземную сеть: в пахотных землях плотность гиф в среднем примерно на 50% ниже, чем в дикой природе.

Тайный грибной лес

Арбускулярные микоризные грибы состоят из крошечных ветвящихся нитей, называемых гифами. Эти сети гиф образуют двусторонние каналы для транспортировки питательных веществ и углерода к растениям и от них. В результате грибы поглощают огромное количество углерода. По одной из оценок, они забирают около 3,9 миллиарда метрических тонн углекислого газа в год, что составляет примерно 11% глобальных выбросов ископаемого топлива в 2021 году.

Хотя эти грибы играют ключевую роль в здоровье планеты, до сих пор не было известно, как они распределены по миру. «Это всё равно что сказать: мы знаем, что по Земле каждый день перемещается 100 миллионов машин, но понятия не имеем, какая дорожная сеть это обеспечивает», — пояснил Стюарт.

Чтобы создать первую глобальную карту распределения и плотности гифальных сетей, Стюарт и его коллеги собрали данные из 16 669 образцов почвы, полученных в ходе 322 предыдущих исследований. Эти образцы предоставили информацию о плотности гиф как из полевых исследований, так и из лабораторных экспериментов, охватывая все континенты и девять биомов.

Затем команда использовала искусственный интеллект для прогнозирования распространения арбускулярных микоризных грибов на каждый квадратный километр верхнего слоя почвы по всему миру, основываясь на данных о климате, химическом составе почвы, растительности и плотности гиф.

Исследователи обнаружили, что средняя плотность гиф в верхнем слое почвы суши составляет 4,4 метра на кубический сантиметр. Если бы все гифы выложили в прямую линию, то, по оценкам, она протянулась бы примерно на 110 квадриллионов километров. Это почти в миллиард раз больше расстояния от Земли до Солнца или около 10% ширины галактики Млечный Путь.

Наибольшая плотность наблюдалась на диких лугах — 6,6 метра на кубический сантиметр, а наименьшая — под культурными древесными насаждениями — 3,8 метра на кубический сантиметр. Хотя команда не смогла точно указать, какие именно агротехнические приемы оказали наибольшее влияние, фунгициды, а также фосфорные и азотные удобрения могли бы объяснить относительную разреженность сети в пахотных землях, пишут авторы.

Некоторые регионы мира, такие как тропические леса и пустыни, требуют дополнительного отбора проб, чтобы уменьшить неопределенность на карте. Стюарт говорит, что исследователи активно работают над заполнением этих пробелов. «В ближайшие пять лет эта карта будет обновлена, и мы получим более полную картину распределения этих грибов», — сказал он.

Глобальная карта плотности и биомассы арбускулярных микоризных грибов была «крайне необходима» и «может послужить основой для более эффективных стратегий сохранения биоразнообразия и восстановления экосистем, управления сельским хозяйством и смягчения последствий изменения климата», — сообщил в электронном письме Андреа Женре, эксперт по микоризным грибам из Туринского университета, не участвовавший в исследовании.

Это «эпохальное» исследование «делает часть невидимого видимым», — сказал Live Science Эдуард Эванджелисти, ботаник из Университета Лазурного Берега во Франции.

Эванджелисти назвал карту «важной вехой», которая открывает путь к изучению функциональной значимости этих гигантских подземных сетей — например, их роли в засухоустойчивости и сопротивляемости болезням. По его словам, необходимо также исследовать динамическую природу этих грибов.

«Численность живых гиф важна, но для круговорота углерода нам также необходимо знать, как быстро эти гифы растут, отмирают и пополняют стабильный почвенный углерод», — написал он.