菌根真菌通过帮助为植物提供生长所必需的土壤养分

菌根真菌通过帮助为植物提供生长所必需的土壤养分，至少在 4.5 亿年的时间里一直支持着陆地上的生命。近年来，科学家们发现，除了与几乎所有陆生植物形成共生关系外，这些真菌还是将碳输送到土壤生态系统的重要管道。在 6 月 5 日发表在《当代生物学》杂志上的一项荟萃分析中，科学家们估计，每年有多达 13.12 吉吨的陆地植物固定的二氧化碳当量 (CO 2 e) 被分配给菌根真菌——大约相当于全球每年 36% 的二氧化碳当量化石燃料排放。

由于 70%–90% 的陆地植物与菌根真菌形成共生关系，研究人员长期以来一直推测，一定有大量的碳通过它们的网络进入土壤。

“我们一直怀疑我们可能忽略了一个主要的碳库，”作者海蒂霍金斯说，她是南非保护组织的研究负责人，也是开普敦大学植物-土壤-微生物相互作用的研究助理。“可以理解的是，人们非常关注保护和恢复森林，将其作为缓解气候变化的自然方式。但很少有人关注大量二氧化碳的命运，这些二氧化碳在这些植物进行光合作用时从大气中转移，并被输送到地下的菌根真菌中。”

菌根真菌将矿物质养分转移到它们的植物伙伴并从中获取碳。这些双向交换是通过真菌菌丝体、构成大部分真菌生物质的线状丝状网络和植物根系之间的联系而实现的。一旦运输到地下，碳就被菌根真菌用来生长更广泛的菌丝体，帮助它们探索土壤。它也被真菌渗出的粘性化合物束缚在土壤中，并能以真菌坏死团的形式留在地下，充当土壤的结构支架。

科学家们知道碳在真菌中流动，但它在那里停留了多长时间仍不清楚。“我们知识的一个主要差距是碳在菌根结构中的持久性。我们确实知道它是一种通量，在真菌存活期间，甚至在它死亡后，一些会保留在菌根结构中，”霍金斯说。“有些会分解成小碳分子，然后与土壤中的颗粒结合，甚至被植物重新利用。当然，在其他微生物或真菌本身的呼吸过程中，一些碳会以二氧化碳气体的形式流失。”

该论文是全球推动了解真菌在地球生态系统中的作用的一部分。“我们知道菌根真菌是极其重要的生态系统工程师，但它们是无形的，”资深作者 Toby Kiers ( @KiersToby ) 说，他是阿姆斯特丹自由大学进化生物学教授，也是地下网络保护协会的联合创始人(旋转)。“菌根真菌位于支持地球上大部分生命的食物网的底部，但我们才刚刚开始了解它们的实际工作原理。还有很多东西要学。”

但了解和保护这些真菌需要与时间赛跑。联合国粮食及农业组织警告说，到 2050 年，90% 的土壤可能会退化，大多数保护和环境政策都将真菌排除在外。如果没有土壤提供的肥力和结构，天然植物和农作物的生产力都会迅速下降。

“菌根真菌代表了碳建模、保护和恢复中的一个盲点，”共同作者、谢菲尔德大学植物-土壤过程教授Katie Field ( @KatieField4 ) 说。“农业、发展和其他工业正在以惊人的速度破坏土壤生态系统，但人们对土壤群落破坏的更广泛影响知之甚少。当我们破坏土壤中古老的生命支持系统时，我们就破坏了限制全球变暖的努力，并破坏了我们赖以生存的生态系统的健康和恢复力。”

“许多人类活动破坏了地下生态系统。除了限制破坏之外，我们还需要从根本上提高研究速度，”共同作者 Merlin Sheldrake ( @MerlinSheldrake ) 说。“像SPUN、真菌基金会和GlobalFungi这样的组织正在领导一项大规模的全球抽样工作，以创建地球真菌网络的开源地图。这些地图将有助于绘制地下生态系统的特性，例如碳封存热点，并记录能够抵御干旱和高温的新真菌物种。”

研究人员强调，虽然他们的数据基于现有的最佳证据，但并不完美，应谨慎解读。“虽然我们的数字只是估计值，但它们是我们能够利用现有数据得出的最好结果。我们研究的局限性表明迫切需要对植物和菌根真菌之间的碳和养分通量进行进一步的实证研究，”Sheldrake 说。