Согласно широко распространенной идее, деревья общаются и сотрудничают друг с другом через грибковую сеть. Но не все в этом убеждены.
Автор: Стефани Паппас
Кончики корней деревьев переплетаются с нитями грибов, образуя скрытую подземную сеть, которая, похоже, приносит пользу обоим организмам: нити, известные как гифы, расщепляют минералы из почвы, которые деревья могут затем взять в свои корни, а грибы получают от деревьев постоянный источник сахара.
В более поэтическом смысле исследования намекают на то, что эти связи — известные как микоризные сети — могут распространяться между деревьями, позволяя одному дереву передавать ресурсы под землей другому. Некоторые исследователи даже утверждают, что деревья сотрудничают, причем старые деревья передают ресурсы саженцам и заботятся о них, как родители.
Эта идея о лесах как о местах сотрудничества и заботы получила распространение как в научной литературе, так и в популярной культуре, в частности, в книге 2022 года «Найти материнское дерево: исследуя мудрость леса, написанной экологом Сюзанной Симард из Университета Британской Колумбии. У этого явления даже есть шутливое народное название: «древесная паутина».
Однако новый анализ, опубликованный в журнале Nature Ecology & Evolution, утверждает, что доказательства того, что микоризные сети способствуют сотрудничеству деревьев, не так сильны, как это принято считать. Дело не в том, что отношения между деревьями и грибами не существуют, говорит соавтор исследования Джастин Карст, эколог, изучающий микоризные сети в Университете Альберты. Скорее, во многих случаях наводящие на размышления доказательства или исследования с многочисленными оговорками были приняты за более точные, чем они есть на самом деле. «Мы не хотим убить чью-то радость, любопытство или интерес к лесу, но мы просто хотим уменьшить количество дезинформации», — говорит Карст.
Проблема исследования микоризных сетей заключается в том, что они очень хрупкие: выкопайте корень, и вы разрушите ту самую сеть грибов и древесины, которую хотели изучить. Поэтому трудно сказать, действительно ли конкретный гриб соединяет два дерева. Лучший способ решить эту проблему — взять образцы грибов из разных мест, упорядочить их генетическую информацию и составить карту мест произрастания генетически идентичных грибов. По словам Карст, это огромный объем работы, и ей с соавторами удалось найти только пять подобных исследований по двум типам леса, включающим только две породы деревьев и три вида грибов.
Еще более сложной задачей этих исследований является эфемерная природа грибных сетей. По словам Мелани Джонс, биолога растений из Университета Британской Колумбии и соавтора нового анализа, грибы могут развиваться как отдельные особи после разделения. Даже генетические образцы дают лишь моментальный снимок и не могут определить, связаны ли кусочки грибов, собранные на двух разных деревьях, между собой. Они могли быть разорваны в результате отмирания части гриба или откусывания от него чего-то. «Это очень сложный вопрос» — говорит Джонс.
Эти ограничения поднимают вопросы о том, насколько широко распространены микоризные сети и как долго они существуют.
Очевидно, что вещества с одного дерева могут попасть на соседнее дерево в лесу. Исследователи могут проверить это, снабдив одно дерево химическим соединением, помеченным определенным маркером. В ходе исследования, проведенного в 2016 году в швейцарском лесу, ученые опрыскали листья некоторых деревьев определенным изотопом углерода и обнаружили, что этот изотоп появился в неопрысканных соседних деревьях. Однако, по словам Джонса, неясно, что за этот перенос обязательно отвечают грибы. Ресурсы также могут перемещаться непосредственно от корня к корню и через почву, и разделить эти пути в реальном лесу очень сложно. Исследователи пытаются установить барьеры между деревьями, чтобы грибковые гифы и корни не могли их соединить, оставляя в качестве возможного пути передачи только почвенный путь. Но сами эти барьеры (обычно сотканные из мелкой сетки) могут влиять на рост деревьев, что усложняет картину.
Чтобы проверить влияние микоризных сетей, исследователи также часто устанавливают барьеры из широкой сетки, пропускающие грибы, но не корни деревьев. Однако Карст и Джонс утверждают, что в таких случаях некоторые исследователи редко проверяют, действительно ли сформировалась микоризная сеть. По словам Карст и Джонса, самые убедительные доказательства того, что деревья передают ресурсы по грибковым путям, а не через корни или почву, были получены в одном из исследований 2008 года, в котором использовалась сетка, позволяющая только грибкам, но не корням, соединять саженцы сосны Пондероза с более старыми соснами в реальном лесу. Затем исследователи спилили несколько старых сосен и обработали срезанные стволы окрашенной водой. Краситель проявился на саженцах, несмотря на отсутствие связей между корнями, что указывает на то, что перенос осуществляли грибковые гифы.
По словам Джонса, это свидетельствует о том, что деревья переносят воду, но вопрос остается открытым: имеет ли все это значение для саженцев? Если микоризные сети эволюционировали, чтобы позволить старым деревьям помогать своим молодым сородичам выжить, то передача ресурсов должна улучшить выживаемость саженцов. И здесь Карст и Джонс утверждают, что некоторые доказательства неубедительны. «В действительно хорошо контролируемых экспериментах менее 20 процентов показывают, что саженцы показали лучшие результаты» — говорит Джонс. В остальных 80 процентах, добавляет она, саженцы, соединенные гифами, были либо эквивалентны, либо хуже, чем те, которые были отрезаны от грибковой сети.
Между тем, идея о том, что деревья посылают друг другу подземные предупреждения о травоядных насекомых или других опасностях, основывается на одном исследовании в теплице, в котором пихта Дугласа и сосна Пондероза были связаны только грибковыми сетями. Когда исследователи подвергли пихту Дугласа стрессовому воздействию насекомых, сосна Пондероза также начала вырабатывать защитные химические вещества. Однако эффект исчез, когда ели и сосны были соединены как корнями, так и грибками, что и происходит в природе. «Главная мысль в том, что это не было проверено в лесу», — говорит Карст. «Когда вы видите фотографии древних лесов, больших деревьев, которые передают друг другу сигналы, это просто не было проверено».
По словам Кэтрин Флинн, эколога растительных сообществ из Университета Болдуина Уоллеса в Огайо, которая не принимала участия в новом анализе, идея о том, что леса являются местами сотрудничества, а не конкуренции, также противоречит основам естественного отбора. Аргумент в пользу сотрудничества заключается в том, что деревья в здоровом лесу выживают лучше, чем в больном, но такие случаи группового естественного отбора редки в природе, говорит Флинн. А в лесах индивидуальный отбор благоприятствует конкуренции, когда отдельные деревья борются за ресурсы таким образом, что это препятствует получению каких-либо групповых выгод. «Я нахожу весь этот спор очень интересным, потому что это пример того, как люди хотят спроецировать свои собственные ценности на природу или хотят увидеть в природе модель человеческого поведения» — говорит Флинн.
Симард, чьи исследования лесов послужили основой для аргументов в пользу сотрудничества деревьев, отказалась отвечать на конкретные вопросы о новом анализе, но в своем заявлении сказала, что она поддерживает свои исследования. «Леса обеспечивают важнейшую поддержку жизни на нашей планете. Сведение экосистем к их отдельным частям мешает нам понять и оценить возникающие взаимосвязи 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 их соавтор Джейсон Хоксема из Университета Миссисипи согласились с тем, что редукционистский взгляд на лес — когда отдельные части сети проверяются по отдельности, а не в контексте — не является единственным способом изучения экологии. Однако эти редукционистские исследования использовались для того, чтобы сделать значительные заявления о микоризных сетях, сказали они, добавив, что они хотели сосредоточить свой анализ на том, что действительно показывают результаты. По их словам, они ограничили свой анализ исследованиями, проведенными в реальных лесах, поскольку они наиболее актуальны для реального мира.
Карст говорит, что она и ее коллеги не намерены останавливать исследования в этой области, а хотят продвинуть их в новые типы лесов и стимулировать изучение наиболее перспективных областей, таких как передача воды между деревьями. Со своей стороны, Карст считает, что идея о том, что микоризные сети участвуют, по крайней мере, в некоторых видах связи между деревьями, все еще может быть правдивой, и лучше спланированные эксперименты могут помочь в этом. «Я хочу попробовать еще раз» — говорит Карст.
Оригинал: Scientific American
