科学家绘制全球“蘑菇网”

真菌是自然界的“互联网”——现在,一组研究人员绘制了它的地图。

在地面和地下,树木分布得又远又广,为无数依赖树木服务的生物(包括我们自己)提供了至关重要的支持。但是树木并不是独自生活在真空中,它们还依赖于真菌和细菌,这些真菌和细菌与它们一起生长,并提供重要的营养。这些共生关系在5亿多年前进化而来,构成了无数生态系统的支柱。研究人员称之为“木网”,一种自然信息高速公路。

现在,一项新的研究利用机器学习算法,对110万处森林遗址和2.8万种树种的数百万次直接观测,绘制出这一网络的首张地图,并收集关于这种关系中物种如何繁荣或消亡的重要见解。

数据库中的每棵树都与某些类型的微生物有关。例如,枫树和雪松树更喜欢一种叫做丛枝菌根(AM)的真菌,这种真菌会钻入树根,在树根周围形成小根。其他树木,如橡树和松树,与外菌根真菌(EM)一起被发现,后者能建立更大的网络。与此同时,像豆科植物这样的植物更喜欢能将大气中的氮“固定”到土壤中的细菌。想象一下,所有这些连接整齐地排列在一个巨大的数据库中——这就是研究人员开发的。但他们并没有止步于此:他们还实现了一种算法,寻找这些元素与环境因素(如温度、降水和土壤化学)之间的关联。使用这个算法,他们能够从没有任何实际数据的地方推断并填补空白,本质上是预测哪种真菌会生活在什么地方。

结果是第一张“真菌互联网”的全球地图。

研究小组绘制了三幅全球地图,其中一幅是关于每种主要类型的共生关系(EM真菌、AM真菌和固氮)。问题是,我们并不十分清楚这些联系如何影响蘑菇和树木的健康,但我们开始明白,它们会对全球碳循环和气候变化产生巨大影响。

这篇论文的第一作者、斯坦福大学的博士后研究员布莱恩·斯泰丁格(Brian Steidinger)说:“共生的种类如此之多,而我们的研究表明,它们遵守着明确的规则。”“我们的模型预测了世界森林共生状态的巨大变化——这些变化可能会影响你孙辈将要生活的气候。”

EM真菌主要存在于温带地区,是吸收最多碳并将其储存在地下的真菌。世界上大约60%的树木都与这种真菌有关。然而,随着温度的升高,这些真菌及其相关的树木会减少,取而代之的是AM真菌,它会向大气中排放碳。这将创造另一个反馈循环,进一步加剧气候变化。

地图可能错过了一些重要的元素,并且将来肯定会得到改进 - 特别是因为它可以免费供世界各地的研究人员使用。然而,它代表了同类中最详细的地图 - 包含从70个国家收集的大量数据,这将帮助我们前所未有地了解什么是不仅对世界各地的树木和真菌的重要机制,而且对于所有依赖于它们的生物。是的,包括我们。

“数据集中有超过110万幅森林图,每幅图都是由地面上的一个人测量的。在很多情况下,作为这些测量的一部分,他们实际上给了这棵树一个拥抱。”“那么多的努力——远足、流汗、滴答声、漫长的日子——都在那张地图上。”

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