气候变化可能会影响微生物和树木之间的共生关系

一些真菌和细菌与森林土壤中的树根共生，以获得互惠互利。微生物帮助树木从大气或土壤中获取水和养分，隔离碳，并抵御气候变化的影响。作为交换，它们接收碳水化合物，碳水化合物对于它们的发育是必不可少的，并且在光合作用期间由树木产生。

来自几个国家的200多名科学家，包括来自巴西的14名科学家，合作绘制了这些根系共生的全球分布图，并进一步了解了它们在森林生态系统中的重要作用。他们确定了决定不同类型共生体可能出现在何处的因素，并估算了气候变化对树根共生关系以及森林生长的影响。

他们的结论是，如果二氧化碳(CO 2)的排放量持续到2070年，特别是在地球较冷的地方，大多数外生菌根树的面积将下降10%。外生菌根是一种共生关系，发生在真菌共生体和各种植物物种的根之间。

这项研究的作者在5月16日出版的“ 自然”杂志的封面上刊登，其中包括巴西研究人员Carlos Joly和Simone Aparecida Vieira，他们都是坎皮纳斯大学(UNICAMP)的教授和圣保罗研究基金会的协调员 - FAPESP研究项目生物多样性特征描述，保护，恢复和可持续利用，以及植物生态学家Luciana Ferreira Alves，现在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)。

“我们早就知道，根系微生物共生是使某些树种能够在土壤非常贫瘠和有机物分解缓慢释放养分的地区生存的关键。绘图调查有助于我们了解这些树种的分布情况。世界各地的关系以及决定它们的因素，“维埃拉说。

研究人员专注于绘制三种最常见的树根共生体图：丛枝菌根真菌，外生菌根真菌和固氮细菌。每组包含数千种真菌或细菌，与不同的树种形成独特的伙伴关系。

三十年前，英国谢菲尔德大学的植物科学荣誉教授，共生研究的先驱，植物学家David Read画了一张地图，展示了他认为不同的共生真菌可能存在于世界各地的地方。提供燃料树生长。

外生菌根真菌直接从有机物中提取氮，如腐烂的叶子，因此Read提出这些真菌在季节气候较凉爽和干燥的森林中更为成功，其中分解缓慢且叶凋落物丰富。

相反，Read认为，丛枝菌根真菌应该在热带地区占主导地位，树木生长受到土壤磷的限制，温暖湿润的气候加速了分解。

最近，其他研究小组的研究表明，在具有碱性土壤和高温的干旱生物群落中，固氮细菌似乎茁壮成长。

由于从全球各地的大量树木中收集并由全球森林生物多样性倡议(一个由森林科学家组成的国际森林联合会)提供的数据，这些假设现在已经变得可以检验。

除了Joly和Vieira之外，GFBI的巴西成员还包括Pedro Henrique Santin Brancalion和圣保罗大学(USP)研究员RicardoGomesCésar; UNICAMP的Gabriel Dalla Colletta; 南巴伊亚联邦大学丹尼尔皮奥托(UFSB); Blumenau大学(FURB)的AndréLuisde Gasper; 英国联邦大学(UFAC)的Jorcely Barroso和Marcos Silveira; IêdaAmaral和Maria Teresa Piedade，国家亚马逊研究所(INPA); Beotriz Schwantes Marimon，马托格罗索大学(UNEMAT); 和北里奥格兰德联邦大学(UFRN)的Alexandre Fadigas de Souza。

近年来，GFBI附属研究人员建立了一个数据库，该数据库包含来自110多万个森林地块的信息，并已清理了28,000种树种。他们调查了除南极洲以外的每个大陆70多个国家的实际树木。

清单还包含有关土壤成分，地形，温度和碳储存等信息。

“与BIOTA-FAPESP相关的研究人员编制的地块位于大西洋雨林地区，包括圣保罗州北部海岸，如卡拉瓜塔图巴，Picinguaba，库尼亚和圣维尔吉尼亚，以及该州南部海岸，如卡洛斯Botelho和Ilha do Cardoso，“Joly说。“我们还通过与其他团体合作的项目，对亚马逊地区的大部分地区进行了盘点。”

来自该数据库的3100万棵树的位置数据，以及与它们相关的共生体的信息，由GFBI团队提供给计算机算法，该算法估算气候，土壤化学，植被和地形的影响，以及其他变量，关于每种共生的普遍性。

分析表明，与有机分解速率相关的气候变量，如温度和水分，是影响丛枝菌根和外生菌根共生的主要因素，而固氮细菌可能受温度和土壤酸度的限制。

“北半球发生的气候变化可能会将外生菌根真菌转移到其他地区，导致这些共生关系的密度急剧下降或者完全丧失，”维埃拉说。

“这可能会影响养分循环，尤其是碳固定，这取决于这些共生关系，如果森林植被要吸收稀缺或无法获得必需形式的养分。”

气候变化的影响

为了衡量全球共生水平对气候变化的脆弱性，研究人员利用他们的绘图调查来预测，如果碳排放持续不减，共生可能会在2070年之前发生变化。

这些预测显示外生菌根真菌减少10%，因此与这些真菌相关的树木数量减少，相当于所有树木的60%。

研究人员警告说，这种损失可能会导致更多的CO 2的气氛，因为外生菌根真菌往往会增加储存在土壤中的碳量。

“CO 2的限制光合作用，并增加了大气中可能有施肥的效果。快速增长的植物物种可能能够更好地利用这个崛起中的CO 2可用性的气氛比增长较慢的植物，可能导致物种然而，这还有待观察，“乔利说。

研究人员也正在研究增加大气中二氧化碳的可能影响2和全球变暖对植物生长发育。在温暖的气候下，植物必须在呼吸上花费更多的资源，因此光合作用会加速。研究人员表示，这种增长效应的净结果尚不清楚。

“关于热带森林的这些问题仍然没有实际意义。对永久性森林地块的持续监测将有助于我们回答它们，”乔利说。