Под землей обнаружили гигантскую грибную сеть длиной в квадриллионы километров

Под нашими ногами скрывается огромная живая система, о масштабах которой ученые только начинают говорить всерьез. Речь идет о подземных сетях грибов, которые помогают растениям получать питание, переносят углерод в почву и могут играть важную роль в регулировании климата. Новое исследование впервые позволило создать глобальные карты этой невидимой инфраструктуры. Ученые оценили, что подземные грибные сети простираются примерно на 110 квадриллионов километров. Это почти в миллиард раз больше расстояния от Земли до Солнца. По расчетам исследователей, такие сети ежегодно помогают переносить в почву около 4 миллиардов тонн углекислого газа в эквиваленте CO2.

Это составляет примерно 11% от всех антропогенных выбросов углекислого газа. Исследование, опубликованное в журнале Science, посвящено арбускулярным микоризным грибам. Эти грибы образуют взаимовыгодные связи с большинством растений на Земле. Они существуют в виде тончайших нитевидных структур — гиф, которые пронизывают почву и соединяются с корнями растений. Такую систему ученые иногда называют одной из «кровеносных систем» планеты. Через нее под землей перемещаются углерод, вода и питательные вещества. Растения передают грибам углерод, полученный в процессе фотосинтеза, а грибы помогают растениям добывать из почвы воду и необходимые элементы, в том числе фосфор.

По оценкам исследователей, около 70% видов растений на Земле образуют связи с арбускулярными микоризными грибами. В здоровых почвах такие грибные сети могут увеличивать площадь, из которой корни получают питание, до 100 раз. Кроме того, они способны обеспечивать растения более чем 80% потребности в фосфоре. Для создания новых карт ученые собрали данные более чем из 16 тысяч образцов почвы, взятых в разных регионах мира. Затем они использовали модели машинного обучения, которые учитывали климат, типы экосистем, состояние почв и другие экологические факторы. Это позволило предсказать плотность грибных сетей даже в тех местах, где прямых измерений пока не было.

Дополнительно команда использовала роботизированную визуализацию, чтобы изучить более 300 тысяч живых гиф арбускулярных микоризных грибов, выращенных в лабораторных условиях. Объединив эти данные, исследователи смогли оценить как общую длину, так и массу глобальной подземной сети. Расчеты показывают, что грибная инфраструктура планеты содержит около 300 мегатонн углерода. Это в несколько раз больше массы всех живущих сегодня людей. Один из авторов исследования, доктор Джастин Стюарт из Общества защиты подземных сетей, отметил, что значение этих грибов трудно переоценить. По его словам, всего в одной чайной ложке почвы может находиться до 10 метров микоризной сети.

Особенно важную роль играют луга и травянистые экосистемы. По данным исследования, именно они содержат примерно 40% мировой арбускулярной микоризной инфраструктуры. Особенно плотные сети, по прогнозам ученых, могут находиться на затопляемых лугах Южного Судана, в болотистой системе Эверглейдс во Флориде и на Тибетском плато. Однако исследование выявило и тревожные тенденции. В крупных сельскохозяйственных землях плотность грибных сетей в среднем может быть примерно на 50% ниже, чем в диких экосистемах. Это важно, поскольку менее развитые грибные сети могут снижать способность почвы удерживать углерод, перерабатывать питательные вещества и противостоять экологическому стрессу.

Особую обеспокоенность вызывает судьба лугов. Несмотря на их огромную роль в поддержании подземной грибной биомассы, они остаются одними из наименее защищенных экосистем на планете. При этом луга превращаются в сельскохозяйственные земли в четыре раза быстрее, чем леса. Ранее исследования уже показывали, что многие потенциальные центры подземного грибного биоразнообразия находятся вне охраняемых территорий. Новая работа усиливает этот вывод: если грибные сети действительно помогают почвам удерживать углерод и поддерживать растения, их нужно учитывать в программах охраны природы и климатической политики. Для наглядного представления результатов ученые вместе с дизайнером визуализации данных Морицем Штефанером создали специальную карту Mycorrhizal Infrastructure Map.

Она показывает наиболее подробную на сегодняшний день глобальную картину подземной грибной инфраструктуры. Расчеты выполнены для каждого квадратного километра суши, за исключением ледников и регионов, где данных оказалось недостаточно. Авторы исследования надеются, что открытые данные помогут правительствам, экологам и ученым лучше отслеживать состояние подземных грибных сообществ. Это особенно важно в условиях изменения климата, расширения сельского хозяйства и ухудшения состояния почв. По словам биофизика Корентена Бизо, новые технологии — высокоточная визуализация, робототехника и машинное обучение — позволяют впервые увидеть то, что долго оставалось скрытым под ногами.

Ученые начинают понимать, как сложные тела сетевых грибов переносят питательные вещества и участвуют в климатических процессах. При этом исследователи признают, что многие вопросы остаются открытыми. Огромные территории планеты до сих пор плохо изучены, а многие подземные экосистемы почти не представлены в научных данных. Новые карты показывают не только масштаб грибных сетей, но и пробелы в знаниях. По мнению ученых, микоризные грибы формировали жизнь на Земле сотни миллионов лет, но человечество до сих пор недооценивает их роль. Теперь становится ясно, что подземные грибные сети могут быть не просто частью почвенной жизни, а одной из важнейших систем, от которых зависят растения, продовольственная безопасность и климатическое будущее планеты.

• Низкий уровень дофамина может быть причиной подростковой тяги к риску, которая исчезает с возрастом
• Ученые обнаружили скрытый квантовый мир внутри кобальта
• В Помпеях у жертвы извержения Везувия нашли набор врача
• Биоразнообразие суши растёт вместе с лесным покровом в сельскохозяйственных ландшафтах
• Крупнейшие засухи связаны с упадком древней цивилизации долины Инда
• Полярные сияния смогут увидеть жители 15 штатов США уже этой ночью
• Робот «Лэсси» открыл тысячи гнёзд рыб под антарктическим льдом
• Учёные раскрыли, что происходит под загадочным вулканом Олдоиньо-Ленгаи в Танзании