土壤真菌可能有助于確定森林對環(huán)境變化的恢復(fù)力。
自然界充滿了共生關(guān)系，其中一些發(fā)生在視野之外，就像樹木和土壤真菌之間豐富的地下營養(yǎng)交換。
但是，在黑暗中發(fā)生的事情可能對地面也有深遠(yuǎn)的影響:一項(xiàng)重大的新研究表明，土壤真菌可以在森林適應(yīng)環(huán)境變化的能力方面發(fā)揮重要作用。
加州大學(xué)圣塔克魯茲分校的環(huán)境研究助理教授KaiZhu采用了一種獨(dú)特的“大數(shù)據(jù)”方法來研究共生真菌在美國東部森林中樹木遷移中的作用。
“我們的氣候正在迅速變化，我們的森林正在作出反應(yīng)，但速度非常緩慢——幾乎無法察覺，”朱說，他想要找出導(dǎo)致這種反應(yīng)速度的因素。
在森林中，樹木的生長很大程度上依賴于土壤中可利用的養(yǎng)分，而通過根系向土壤的碳轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的過程。菌根真菌生長在大多數(shù)植物的根部，驅(qū)動植物和土壤之間的營養(yǎng)碳交換:它們吸收宿主的碳資源，并提供植物所需的土壤養(yǎng)分。與森林樹木有關(guān)的兩種最常見的真菌是:外生菌根(ECM)，它生長在針葉樹上，包括松樹、橡樹和山毛櫸;而arbuscular(AM)在大多數(shù)非針葉樹上生長，如楓樹。
朱先生利用了美國農(nóng)業(yè)部森林調(diào)查和分析項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，來研究土壤中的碳和氮水平是如何不同的，這些森林的特征是“占主導(dǎo)地位的”樹木和“ECM優(yōu)勢”樹。他將樹木的分布與土壤真菌和含量相關(guān)聯(lián)，然后通過真菌類型分析樹木的分布。在最重要的發(fā)現(xiàn)中，朱海洋能夠識別出不同的土壤氮“特征”，這些“特征”可以影響土壤和生態(tài)系統(tǒng)，從而決定森林對氣候變化的適應(yīng)能力。
具體地說，土壤碳氮比增加了ECM的主導(dǎo)地位，甚至在考慮了氣候、土壤質(zhì)地和葉面氮之后。此外，ECM優(yōu)勢更多地與低土壤氮而不是高土壤碳有關(guān)。
他說:“這些發(fā)現(xiàn)表明，AM和ECM樹在氮肥梯度上有差異，或者可能是AM和ECM樹促進(jìn)了碳和氮循環(huán)速率的差異，這是因?yàn)榈牟杉奶匦浴?rdquo;“這兩種過程都可能同時發(fā)生，從而形成一種自我強(qiáng)化的積極的植物土壤反饋。”
朱先生的發(fā)現(xiàn)表明菌根行會是一種新興的“功能特征”。
功能特征是指那些以生態(tài)角色來定義物種的特征——它們?nèi)绾闻c環(huán)境和其他物種相互作用。因此，它們可以從地面或衛(wèi)星上進(jìn)行預(yù)測和測量，這對監(jiān)測氣候變化的環(huán)境反應(yīng)的科學(xué)家來說特別有價值。“他們告訴我們生態(tài)系統(tǒng)是如何反應(yīng)的，”朱說。
朱海洋說:“目前還沒有證據(jù)表明東方森林正在將地理范圍向高緯度地區(qū)轉(zhuǎn)移，以應(yīng)對氣候變暖。”“但了解菌根關(guān)系如何影響生態(tài)系統(tǒng)將幫助我們預(yù)測森林將如何應(yīng)對全球變化。”
朱先生的研究發(fā)表在《生態(tài)學(xué)》雜志上，是第一個使用美國農(nóng)業(yè)部的大規(guī)模數(shù)據(jù)集來觀察氣候變化如何影響生態(tài)系統(tǒng)的研究，這種方法被稱為“自上而下”而不是“自下而上”。
作為一名定量環(huán)境科學(xué)家，朱先生將統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)據(jù)科學(xué)的工具帶到全球生態(tài)學(xué)的研究中。朱教授利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)——包括衛(wèi)星生成的大規(guī)模數(shù)據(jù)集——來研究大陸和全球范圍內(nèi)的模式和過程，而不是測量土壤中的真菌特征和擴(kuò)大規(guī)模。他說:“大數(shù)據(jù)正變得越來越流行和強(qiáng)大。”“這與傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)研究不同，生態(tài)學(xué)是在實(shí)驗(yàn)室或野外進(jìn)行的。”
朱先生的背景是物理學(xué)和系統(tǒng)論，他對氣候變化的研究非常緊迫。他的研究集中在四個方面:森林生態(tài)系統(tǒng)、草原、土壤和物候?qū)W，朱將其描述為“自然的日歷”。
朱先生決心為這個領(lǐng)域做出堅(jiān)實(shí)的貢獻(xiàn)，其中大部分證據(jù)都是不完整的，也不具說服力。
