被忽视的巨大碳库—菌根，科学家呼吁加速相关研究

菌根（一种真菌）通过为植物提供生长所必需的土壤养分，已经“哺育”了陆地生命至少4.5亿年。近年来，科学家们发现，除了与几乎所有的陆地植物形成共生关系外，这些真菌还是将碳输送到土壤生态系统的重要管道。

(资料图)

在一项荟萃分析中，科学家估计陆生植物每年固定的二氧化碳当量（CO2e）有131.2亿吨分配给了菌根真菌，大致相当于全球化石燃料年排放量的36%。6月5日，相关论文发表于细胞出版社（Cell Press）旗下期刊Current Biology（《当代生物学》）上。

由于70%~90%的陆地植物与菌根真菌形成共生关系，研究人员长期以来一直推测，一定有大量的碳通过这些网络进入土壤。

“我们可能忽视了一个主要的碳库。”论文作者、南非保护协会研究负责人、开普敦大学的Heidi Hawkins说，“我们知道，保护和恢复森林是减缓气候变化的一种自然方式。但很少有人关注植物利用光合作用吸收的大量二氧化碳的命运。实际上，这些二氧化碳被送到了地下的菌根真菌中。”

菌根真菌将营养矿物质传递给植物伙伴，并从植物伙伴那里获得碳。这些双向交换是借助真菌菌丝体和植物根系之间的联系实现的。真菌菌丝体是一种丝状网络，构成了真菌生物量的大部分。碳一旦运输到地下，就被菌根真菌用来生长更广泛的菌丝体，以便帮助它们探索土壤。碳也被真菌释放的黏性化合物束缚在土壤中，并以真菌坏死块的形式留在地下，成为土壤的结构支架。

科学家们知道碳会在真菌中流动，但它在真菌中停留多久还不清楚。“我们知识中的一个主要空白是，碳在菌根结构中的持久性。我们知道它是一种通量，在真菌存活期间，甚至在其死亡后，一些碳仍保留在菌根结构中。”Hawkins说，“有些会分解成小分子，然后与土壤中的颗粒结合，甚至被植物再利用。当然，在其他微生物或真菌本身的呼吸过程中，一些碳会以二氧化碳的形式释放。”

这篇论文推动人们探索真菌在地球生态系统中所起的作用。“我们知道菌根真菌是至关重要的生态系统‘工程师’，但它们是看不见的。”论文通讯作者、荷兰阿姆斯特丹自由大学进化生物学教授、地下网络保护协会（SPUN）联合创始人Toby Kiers说，“菌根位于支持地球上大部分生命的食物网的基础上，但我们才刚刚开始了解它们的实际工作原理。还有很多东西要学。”

但了解和保护这些真菌是一场与时间的赛跑。联合国粮农组织警告说，到2050年，90%的土壤可能会退化，但真菌被排除在大多数保护和环境政策之外。如果没有土壤提供的肥力和结构，自然植物和农作物的生产力都会迅速下降。

“菌根真菌代表了碳模型、保护和恢复的盲点。”论文合著者、英国谢菲尔德大学植物—土壤过程教授Katie Field说，“土壤生态系统正在以惊人的速度被农业、开发等人类活动破坏，但人们对土壤群落破坏的更广泛影响知之甚少。当我们破坏土壤中古老的生命支持系统时，就破坏了限制全球变暖的努力，破坏了生态系统的健康和恢复能力。”

“许多人类活动破坏了地下生态系统。除了限制破坏，我们还需要从根本上提高研究的速度。”论文合著者Merlin Sheldrake说，“像SPUN、真菌基金会和GlobalFungi这样的组织正在领导一项大规模的全球采样工作，以创建地球真菌网络的开源地图。这些地图将有助于揭示地下生态系统的特性，例如碳封存热点，并记录能够承受干旱和高温的新真菌物种。”

研究人员强调，尽管他们的数据基于现有的最佳证据，但并不完美，应该谨慎解读。“虽然我们只是估算，但这是我们利用现有数据能得出的最好结果。研究局限性清楚地表明，迫切需要对植物和菌根之间的碳和养分流动进行进一步的实证研究。”Sheldrake说。

阅读论文： https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)00167-7

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