研究:科罗拉多实验地块29年持续变暖与土壤真菌群落变化相关

长期生态系统变暖不仅影响地上植物,也会改变地下土壤真菌群落。田纳西大学诺克斯维尔分校(University of Tennessee, Knoxville)生态与进化生物学系副教授、论文资深作者Stephanie Kivlin表示,地下菌根真菌对变暖的冬季“比此前预期更为脆弱”。相关研究发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)。

Kivlin称,变暖的冬季打乱了菌根真菌的生长时机,使其难以维持当前存在的有益共生关系。她表示,研究团队获得的证据显示,菌根真菌无法从变暖的冬季中恢复,并可能在许多温带生态系统中减少。

该研究的实地工作在科罗拉多落基山生物实验室(Rocky Mountain Biological Laboratory)进行。田纳西大学、俄克拉荷马大学和密歇根大学的实验室参与了相关工作。研究人员指出,该实验地块通过加热器进行增温处理已接近30年。

研究团队表示,长期增温使当地生态从高山草原转变为沙漠灌木丛。俄克拉荷马大学生物科学学院副教授、论文第一作者Lara Souza称,这些结果显示,不仅植物群落发生变化(此前已有记录),与这些群落相关的土壤也会随之改变;地下变化由植物变化驱动。

研究发现,帮助植物吸收水分和养分、并以碳为交换的菌根真菌数量减少,而参与有机物分解的腐生真菌数量增加。Kivlin指出,多数增温实验仅持续数年,研究人员原本认为经过29年菌根真菌可能适应或调节至更高温度,但结果显示并未发生,这将对生态系统的碳与养分循环产生影响。

论文还提出一个概念与数学框架,用于检测在全球变化背景下植物与微生物何时可能出现“脱钩”。Kivlin表示,仍需进一步研究以确定脱钩发生的时间尺度,以及缓解措施是否能在干扰后恢复群落的耦合状态。

Kivlin同时介绍,团队正在研究积雪融化时间对地下植物—真菌相互作用的影响。她称,变暖导致提前融雪,使真菌在植物之前开始生长;当菌根真菌先于植物活跃时,会从土壤中吸收养分,但无法将养分传递给植物宿主,相关养分可能在植物利用前被淋失,进而导致植物变小。

除Kivlin外,论文作者还包括田纳西大学生态与进化生物学实验室技术员Ruth Simberloff(理学硕士)以及田纳西大学微生物学教学助理教授Jessica Pyle(博士,曾任博士后研究员)。


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