21.04.2014

Как грибы меняют климат
Новый генетический анализ, выявивший ранее неизвестное биоразнообразие и распределение тысяч грибов в Северной Америке, также раскрывает ранее недооцененные причины изменения климата.

Сосновые леса полны диких животных и растений, но под землей существует ещё и невидимый мир. Огромные популяции грибов обитают в почве, разлагая органические вещества и высвобождая углерод в атмосферу.

Несмотря на жизненно важную роль, которую эти грибы играют в экологических системах, их назначение было выявлено только сейчас. Группа ученых под руководством Стэнфордского университета создали генетическую карту более 10000 видов грибов, произрастающих по всей Северной Америке. Результаты их работы была опубликованы на этой неделе в Трудах Национальной академии наук.

Грибы имеют гораздо большее значение, чем осознает большинство людей, – признаётся доцент кафедры биологии Стэнфордского университета и старший автор этой публикации, Кабир Пии.

Они являются основными редуцентами в большинстве экосистем планеты, и если бы не они, мертвый материал продолжал бы накапливаться до такой степени, пока большинство других биологических процессов на Земле не остановились бы.

Почвенные грибы можно разделить на две основные группы. Сапротрофы живут в верхнем слое почве, переваривая мертвую материю, разделяя молекулы на отдельные компоненты – преобразуя белки в аминокислоты, крахмалы – в простые сахара, и освобождая такие элементы, как азот – которые используются растениями для роста.

Вторая группа, микоризные грибы, отличаются более близкой связью с растениями, поскольку они живут среди их корней и преобразуют старые формы органического вещества в азот и фосфор для растений.

В свою очередь, растения обеспечивают этим грибам стабильное питание при помощи поток сахаров, получаемых растениями в процессе фотосинтеза.

Почва хранит в три-четыре раза больше углерода, чем атмосфера, и вся эта деятельность микроорганизмов также высвобождает некоторое количество этого углерода в атмосферу, причём оно порой в 10 раз превышает то количества углерода, которое люди вносят в атмосферу в результате выбросов.

Это огромный поток углерода в атмосферу, и грибы выполняют функцию двигателя, – объясняет Дженнифер Талбот, научный сотрудник лаборатории Пии и первый автор исследования.

Но мы не знаем, насколько большое значение имеет разнообразие для поддержания углеродного цикла. Все ли грибы делают то же самое?

Можно ли уничтожить половину видов на Земле и по-прежнему получать то же самое количество выбрасываемого в атмосферу углекислого газа, содержание в земле углерода и переработку питательных веществ?

Невозможно ответить на эти вопросы, не разобравшись для начала в том, какие грибы растут в мире. Поэтому исследователи отправились в 26 сосновых лесов по всей Северной Америке и собрали более 600 буровых образцов почвы 10-сантиметровой глубины.

Потратив множество часов на сбор, и воспользовавшись помощью местных ученых и университетов, исследователи сохранили образцы для того, чтобы извлечь и изолировать ДНК грибов.

Затем они использовали современные геномные приборы для секвенирования уникальные участков ДНК окружающей среды, которые можно использовать в качестве штрих кодов для идентификации всех видов грибов, присутствующих в каждом образце.

Секвенирование выявило более 10 тысяч видов грибов, которые исследователи проанализировали, чтобы определить биоразнообразие, распределение и функции по географическому расположению и глубине почвы.

Интересно было то, что от региона к региону наблюдалось очень небольшое перекрытие грибных видов; грибы с Восточного побережья не присутствовали на Западном побережье или Среднем Западе, и наоборот, – отмечает Пии.

Люди часто предполагают, что схожие места обитания, скажем, в Северной Каролине и Калифорнии, будут населены аналогичными грибами, но это полностью опровергается нашими находками.

Но что более любопытно так это то, что, несмотря на различие грибных сообществ в почве Флориды и Аляски, оказывается, что многие процессы и функциональные особенности у них схожи. Тот же набор функций, просто выполняемый разными видами.

Ученые обнаружили, что эта закономерность особенно соблюдается при сравнении функциональности грибов из различных слоев буровых образцов. Хотя образцы были собраны за тысячи миль друг от друга, грибы, располагающиеся ближе к поверхности, выполняют одинаковую задачу; аналогично, нижние грибы выполняют очень схожие функции по всему континенту.

Конечно, для понимания механизмов распространения грибов, и того, играет ли это какую-то роль в ограничении видов конкретными регионами, предстоит ещё многое сделать, но результаты, полученные на сегодняшний день, говорят о том, что каждый биорегион обладает своим собственным уникальным набором грибов, что может быть использовано в различных сферах в качестве маркеров.

Ещё одно удивительное открытие было связано с грибами, производящими оксидоредуктазы, ферменты, используемые для разрушения особо старых форм молекул на основе углерода. В исследовании, активность оксидоредуктаз была связана с обилием микоризных грибов.

Новые результаты показывают, что эти грибы могут быть вовлечены в уничтожение старого органического материала гораздо сильнее, чем считалось ранее.

Если именно микоризные грибы отвечают за разрушение этих типов углерода, даже в малой степени, это полностью меняет наше представление о циклическом прохождении углерода в экосистеме и его выбросе в атмосферу, – признаётся Тэлбот.

Это говорит о том, что мы действительно должны думать о биологии нашей системы. Мы надеемся представить некоторые простые параметры, чтобы наши коллеги, создающие модели изменения климата, смогли разобраться в этом вопросе.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

2 + 5 =