Кончики корней деревьев переплетаются с нитями гриба, образуя скрытую подземную сеть, которая, по-видимому, приносит пользу обоим организмам: нити, известные как гифы, расщепляют минералы из почвы, которые деревья затем могут поглощать своими корнями, в то время как гриб получает постоянный источник сахара из деревьев.
Говоря более поэтично, исследования показали, что эти связи, известные как микоризные сети, могут распространяться между деревьями, позволяя одному дереву передавать подземные ресурсы другому. Некоторые исследователи даже утверждают, что деревья сотрудничают друг с другом, а более старые деревья передают ресурсы саженцам и заботятся о них, как это мог бы делать родитель.
Эта идея о лесах как о совместных, заботливых местах прижилась как в научной литературе, так и в популярной культуре, особенно в книге 2022 года. В поисках материнского дерева: открывая мудрость леса, Лесной эколог Сюзанна Симард из Университета Британской Колумбии. У этого явления даже есть шутливое популярное название:широкая паутина».
Новый анализ опубликован в журнале Nature Ecology & Evolution., однако утверждает, что доказательства того, что микоризные сети способствуют сотрудничеству деревьев, не так убедительны, как можно предположить из популярной истории.. Дело не в том, что связи между деревьями и грибами не существуют, говорит соавтор Жюстин Карст, эколог, изучающая микоризные сети в Университете Альберты. Скорее, во многих случаях наводящие на размышления доказательства или исследования со многими оговорками воспринимались как более точные, чем они есть на самом деле. «Мы не хотим убивать чью-то радость, любопытство или интерес к лесу, мы просто хотим уменьшить часть дезинформации», — говорит Карст.
Проблема с исследованием микоризных сетей заключается в том, что они очень деликатны: выкопав корень, вы уничтожите ту самую паутину грибов и древесины, которую хотели изучить. Из-за этого трудно сказать, действительно ли конкретный грибок соединяет какие-либо два дерева. Лучший способ обойти эту проблему — взять образцы грибов из разных мест, упорядочить их генетическую информацию и составить карту мест, где растут генетически идентичные грибы. Это огромный объем работы, говорит Карст, и она и ее соавторы смогли найти только пять таких исследований всего в двух типах леса, включающих только два вида деревьев и три типа грибов.
Еще больше усложняет эти исследования эфемерная природа грибковых сетей. Грибы могут расти индивидуально после разделения, говорит Мелани Джонс, биолог растений из Университета Британской Колумбии и соавтор нового анализа. Даже генетические образцы дают только моментальный снимок и не могут показать, связаны ли на самом деле кусочки грибов, собранные на двух разных деревьях. Возможно, они были разорваны частью погибшего грибка или чем-то, откусившим его. «Это очень сложный вопрос, — говорит Джонс.
Эти ограничения вызывают вопросы о том, насколько широко распространены микоризные сети и как долго они существуют.
Понятно, что вещества одного дерева могут в конечном итоге быть поглощены соседним деревом в лесу. Исследователи могут проверить это, снабдив одно дерево химическим соединением, помеченным определенным маркером. В ходе исследования, проведенного в 2016 году в швейцарском лесу, исследователи опрыскивали листья некоторых деревьев определенным изотопом углерода и обнаружили, что этот изотоп появился у неокрашенных соседей. Однако неясно, обязательно ли за этот перенос ответственны грибы, говорит Джонс. Ресурсы также могут перемещаться непосредственно от корня к корню и через почву, и очень трудно выделить эти пути в реальном лесу. Исследователи пытаются установить барьеры между деревьями, чтобы грибковые гифы и корни не могли их соединить, оставляя только почвенный путь в качестве возможного пути передачи. Но сами эти барьеры (обычно из мелкой сетки) могут влиять на рост дерева, усложняя картину.
Чтобы проверить эффект микоризных сетей, исследователи также часто устанавливают барьеры с широкой сеткой, пропускающие грибы, но не корни деревьев. Но Карст и Джонс утверждают, что в таких случаях некоторые исследователи редко проверяли, действительно ли образовалась связанная микоризная сеть. Наиболее убедительные доказательства того, что деревья отправляют ресурсы через грибковые пути, а не корни или почву, были получены в одном исследовании 2008 года, в котором сетка использовалась, чтобы позволить только грибку, но не корням, соединить саженцы сосны желтой с более старыми соснами. в настоящем лесу, говорят Карст и Джонс. Затем исследователи спилили несколько старых сосен и обработали срезанные стволы подкрашенной водой. Краситель проявился в проростках, несмотря на отсутствие связей между корнями, что указывает на то, что перенос осуществлялся грибковыми гифами.
Это наводит на мысль о том, что деревья переносят воду, говорит Джонс, но все же оставляет открытым вопрос: имеет ли это какое-либо значение для саженцев? Если микоризные сети развились, чтобы позволить старым деревьям помочь своим более молодым собратьям выжить, передача ресурсов должна улучшить выживаемость сеянцев. Там Карст и Джонс также утверждают, что некоторые доказательства шатки. «В действительно хорошо контролируемых экспериментах менее 20 процентов показывают, что сеянцы показали лучшие результаты», — говорит Джонс. В оставшихся 80 процентах, добавляет она, сеянцы, связанные гифами, работали либо так же, либо хуже, чем проростки, отрезанные от грибковой сети.
Между тем идея о том, что деревья посылают под землей предупреждения друг другу о травоядных насекомых или других опасностях, основана на исследование одной теплицы в котором пихта Дугласа и сосна пондероза были связаны только грибковыми сетями. Когда исследователи подвергали пихту Дугласа стрессу, подвергая ее воздействию насекомых, сосна пондероза также начала выделять защитные химические вещества. Однако эффект исчез, когда ели и сосны были связаны корнями и грибами, что и происходит в дикой природе. «Основной вывод заключается в том, что это не тестировалось в лесу», — говорит Карст. «Когда вы видите эти изображения древних лесов, больших деревьев, и они передают сигналы друг другу, это просто не было проверено».
Идея лесов как кооперативных, а не конкурентных, также противоречит основам естественного отбора, говорит Кэтрин Флинн, эколог растительного сообщества из Университета Болдуина Уоллеса в Огайо, которая не участвовала в новом анализе. Аргументом в пользу сотрудничества является то, что деревья в здоровом лесу выживают лучше, чем деревья в больном, но такие случаи группового естественного отбора в дикой природе редки, говорит Флинн. А в лесах индивидуальный отбор благоприятствует конкуренции, когда отдельные деревья соревнуются за ресурсы таким образом, что это исключает какие-либо групповые выгоды. «Я нахожу всю эту полемику действительно интересной, потому что это пример того, как люди хотят спроецировать свои собственные ценности на природу и/или хотят видеть в природе модель человеческого поведения», — говорит Флинн.
Симард, чье исследование лесов во многом послужило основой для аргументов о том, что деревья взаимодействуют, отказалась отвечать на конкретные вопросы о новом анализе, но заявила в своем заявлении, что поддерживает свое исследование. «Леса обеспечивают важнейшую поддержку жизни на нашей планете. Сведение экосистем к их отдельным частям мешает нам понять и оценить возникающие отношения и поведение, которые обеспечивают процветание этих сложных экологических систем», — говорит она. «На протяжении десятилетий разрозненный подход мешал нам лучше понять, почему леса помогают регулировать глобальный климат и обеспечивают такое богатое биоразнообразие. Применение редукционистской науки к сложным системам ускоряет эксплуатацию и деградацию лесов во всем мире».
Карст, Джонс и соавтор их исследования Джейсон Хоексема из Университета Миссисипи согласились с тем, что редукционистский взгляд на лес, в котором отдельные части сети тестируются индивидуально, а не в контексте, — не единственный способ изучения экологии. Тем не менее, эти редукционистские исследования использовались, чтобы сделать большие заявления о микоризных сетях, сказали они, добавив, что они хотели сосредоточить свой анализ на том, что действительно показали результаты. По их словам, они ограничили свой анализ исследованиями, проведенными в реальных лесах, потому что они наиболее актуальны для реального мира.
Карст говорит, что она и ее коллеги не намерены останавливать исследования в этой области, а направить их в новые типы лесов и поощрять исследования наиболее перспективных областей, таких как перенос воды между деревьями. Со своей стороны, Карст считает, что идея о том, что микоризные сети участвуют, по крайней мере, в некоторых сетях между деревьями, может быть правдой, и лучше спланированные эксперименты могут установить эту истину. «Я хочу еще раз попробовать», — говорит Карст.
