真菌及其在森林生态系统中的作用

我们经常听到,多样性是生活的调味品。这句话可以很容易地应用于许多相互作用的性质,如发生在森林生态系统。长和健康的生活,几乎所有的植物在野外依赖于一个复杂和多样的土壤生物吃另一个网络。这个主要是看不见的地下网络是由微小的细菌、古细菌,真菌,和许多其他微生物。

在森林土壤真菌的作用是至关重要的一个更广泛的生态网络。真菌有很多生态角色,但其中两个尤其重要。首先,真菌发挥重要作用的分解者。真菌擅长分解植物材料(称为死了有机物质),因为它们比其他生物完全打破特别艰难的在木本植物的细胞中发现的材料(1]。配备多种酶,这是特殊的蛋白质,帮助产生和加速化学反应,真菌可以降解有机物并释放养分的困难,使营养物质可用于植物和其他土壤居民。然而,在分解过程中,真菌释放有限公司₂天然气作为代谢产物,从而导致运动从土壤中碳到大气中。真菌是这样优秀的分解者,真菌分解是全球最大的碳排放来源,释放85吨(一个数千= 10亿吨)每年的碳到大气中。相比之下,在2018年,化石燃料的燃烧产生了10吨左右(2]。

在本文中,我们将集中在不同的重要作用也由真菌:他们共生与树木和其他植物的关系。一个两个物种的共生关系被称为受益互利共生。真菌建立共生关系,植物被称为菌根真菌,从“myco”,这意味着“有关真菌”和“rhizal”,意思是“根源。“古菌根真菌形式,互惠关系的根约80%的陆生植物物种(1]。甚至南极洲看似贫瘠的菌根社区的化石记录。研究表明,这个团队已经持续了4亿年,从植物开始殖民土地(3]。像所有的真菌,菌根不能使自己的食物,所以他们接收来自植物宿主的糖,和交换为植物提供水分和养分,从土壤中氮、磷等。

与分解真菌主要倾向于居住在上部的土壤和释放大量的碳从他们的活动,共生菌根真菌深入了解土壤。这样,土壤中的真菌网络成为一个重要的碳汇,这意味着这些真菌使大气中的碳锁,存储为hard-to-decompose有机质在土壤中。据估计,与菌根植物协会可以转移到35%比non-mycorrhizal植物、土壤碳和大量的菌根组织的碳可能留在土壤多年(4]。这很重要,因为我们需要保持土壤中的碳储存很长一段时间,以便减少大气中导致全球气温上升。

尽管真菌在森林生态系统发挥的关键作用,真菌多样性在森林管理决策往往被忽视。人类干预,如日志记录或滥用肥料,可以改变地下网络,破坏整个生态系统的平衡。像任何其他web,如果只有一个连接部分的缺失或减弱,整个结构可能受到影响。

真菌领域

有两种主要类型的菌根真菌。一种类型,称为endomycorrhiza,生活在植物细胞。虽然我们不会关注这些在这篇文章中,他们是有趣的,因为他们是令人难以置信的专家在适应许多不同的环境中。Endomycorrhizal真菌包括果树、ericoid和兰花菌根。然而,我们的文章的主要焦点ectomycorrhiza(pl. ectomycorrhizae),住在外面的植物细胞壁。虽然多种菌根类型可以共存的生态系统中,在温带和寒带森林,ectomycorrhiza占主导地位~ 6000种真菌建立共生关系和许多树木和木本植物。

Ectomycorrhizae包含两种类型的重要的结构:果期的身体和菌丝。果期的身体结构包含所使用的孢子ectomycorrhizae为了繁殖。大约有4500种ectomycorrhizae地上子实体(蘑菇),而四分之一地下子实体(例如,松露)。Ectomycorrhizae也有菌丝(来自希腊,意为“网络”),这是长纤维或管状结构使用的真菌吸收和运输营养物质。真菌的菌丝形成垫组织在植物根系,创建一个套管,围绕根像骨折(图1)。真菌菌丝也向外生长像静脉,将土壤颗粒之间,根,和岩石获取营养物质超出了植物根系的正常范围。manbetxapp在线登录真菌协会也生产抗生素、激素和维生素有用的植物,和保护植物根系从土壤中有害的条件如低营养,致病微生物和有毒物质。作为回报,真菌增益常数和直接访问碳水化合物(如糖类)由植物宿主在光合作用。

Ectomycorrhizae和森林:团队合作最好的

Ectomycorrhizae喜欢木本植物,如乔木和灌木作为他们的合作伙伴。偶尔他们也会形成专属的关系中,只有一个真菌物种与一个特定树种配对。然而,ectomycorrhizae通常与广泛的树种。通常找到几种不同根系菌根真菌的一棵树,或一个真菌物种与几种不同的树种。例如,挪威云杉可以形成与超过100个不同的真菌物种共生关系。著名的有毒真菌叫做飞伞菌能在几种类型的树的根,包括松树、桦树、云杉、桉树(图2)。

植物物种的范围由ectomycorrhizae殖民相对小世界植物的2%左右。然而,植物ectomycorrhizae与覆盖大部分土地合作领域,有很高的经济价值,例如木材的来源。北部的温带地区,松树,杨树,云杉、冷杉、柳树、榉木、桦木、和橡树都显示真菌协会,而桉树和南部山毛榉更通常与ectomycorrhizae有关在南半球。

Ectomycorrhizae给树木和森林适应季节性和景观变化的能力,例如,全年提供足够级别的水,帮助工厂建立自己在新土壤。真菌也保护植物从土壤退化、污染和气候条件转移。科学家们观察到一种真菌的衰落真菌之间的直接关系,减少树的健康。因为每种类型的真菌菌都有自己的独特的特点,每一个物种是必要的和不可替代的。例如,某些物种更酷或潮湿的环境中;其他操作更好的在温暖或干燥的季节;有些专家获得从土壤中磷和氮;还有一些更有效地获取这些营养物质从腐烂的有机物质5]。

真菌菌也是一个极其重要的植物和土壤食物网之间的联系,这是复杂的社会土壤中发现的生物。这些真菌提供重要营养物质生物生活在植物根系周围的土壤,如其他微小的真菌、细菌、原生动物和无脊椎动物。真菌也产生子实体,为野生动物在森林生态系统是必不可少的食品。例如,许多啮齿动物,比如鼯鼠北部和西部红背田鼠,取决于松露作为他们的主要食物来源。许多其他哺乳动物吃真菌,包括熊、鹿、和老鼠。惊叹于人类的复杂,常常很结构蘑菇,把巨大的乐趣从学习识别他们,学习他们的生态,以及享受美味佳肴。野生真菌还用于药品和制药行业普遍研究真菌真菌的抗菌性能。

保护我们的森林和真菌

尽管在全球森林菌根共生的重要性,保护真菌真菌和监测评估森林健康很少考虑森林管理决策。森林提供的功能和服务依赖于土壤生物多样性。真菌是这种多样性的重要组成部分,这使得它们重要的合作伙伴克服我们目前面临的全球性挑战。真菌可能导致长期移除大气中的碳,这可能帮助我们应对气候变化的影响。自行车基本营养素,真菌也可以有助于防止土壤退化,所以土地可以继续生产食物和维持生命。科学家和土地管理者必须继续研究和保护真菌真菌,这些重要的生物可以维持他们的至关重要的作用在我们星球上生命之网。

术语表

分解器:↑他们是细菌、真菌或分解死去的植物和动物,无脊椎动物回到土壤养分。没有他们,死的生物体和浪费只会堆积和植物将无法得到基本营养素。

有机物质:↑任何材料最初由生物如植物、动物和微生物,返回到土壤和可以进一步分解(分解)。有机物质是碳富有。

共生:↑任何类型的关系密切,长期生物两种不同生物之间的相互作用。

互利共生:↑两个或两个以上的物种之间的关系,每个物种的好处。

菌根真菌:↑真菌与植物的根部形成共生关系。植物获得营养和防止真菌和真菌接收来自植物的糖。

Ectomycorrhiza:↑之间的关系真菌和某些植物的根(复数、ectomycorrhizas或ectomycorrhizae)。

子实体:↑结构由真菌,这样他们就可以繁殖。蘑菇是一种常见类型的子实体。

菌丝:↑长,分支结构通过土壤传播的真菌吸收和运输营养物质(单数,菌丝)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们要感谢金融和/或斯特林大学的后勤支持,森林研究、自然英格兰,林地的信任,林业委员会苏格兰,停机坪上。

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引用

[1]↑van der Heijden, m·g·A。,马丁f·M。Selosse, m。桑德斯,i r . 2015。菌根生态学与进化:过去,现在,和未来。新植醇。205:1406-23。doi: 10.1111 / nph.13288

[2]↑Friedlingstein, P。琼斯,m . W。奥沙利文,M。,安德鲁·r·M。豪,J。彼得斯,g P。,等。2019。2019年全球碳预算。地球系统。科学。数据。11:1783 - 838。doi: 10.5194 / essd - 11 - 1783 - 2019

[3]↑Brundrett, m . c . 2002。共同进化的根源和陆地植物的菌根。新植醇。154:275 - 304。doi: 10.1046 / j.1469-8137.2002.00397.x

[4]↑弗雷,d . 2019。菌根真菌作为土壤有机质动态的介质。为基础。启生态。另一个星球。系统。50:237-59。doi: 10.1146 / annurev - ecolsys - 110617 - 062331

[5]↑苋属植物,m . p . 1998。真菌真菌多样性的重要性和保护森林生态系统:欧洲和太平洋西北部的教训。波特兰,或。gtr doi: 10.2737 / pnw - - 431