فطريات الغابة السرية تتعاون مع النباتات – وتساعد المناخ.. رسائل تجارية وموارد واسعة لشبكات تحت الأرض ، بما في ذلك الكربون!
مقدمة
نادرًا ما ارتدت إي توبي كيرس الأحذية عندما كانت طفلة كانت تحب الشعور بالتربة بين أصابع قدميها. تقول: “كنت أشعر دائمًا أن شيئًا ما كان هناك ، شيء سري ومخبأ”.
الآن ، كشخص بالغ ، تكشف عن هذا العالم الخفي إنها شبكة متشابكة من فطريات الغابة وجذور النباتات، جميعها تتاجر بالموارد وحتى الرسائل ، يمشي الناس عبر هذه الشبكة طوال الوقت دون أن يدركوا وجودها. ومع ذلك ، فإن فهم أسرارها يمكن أن يساعدنا في التعامل بشكل أفضل مع مناخ الأرض المتغير.
تقول كيرس: “إنها إلى حد كبير آخر حدود لفهم كيفية عمل كوكبنا” تدرس الشبكات الفطرية كعالمة أحياء تطورية في جامعة أمستردام الحرة إنه في هولندا.
ما هي فطريات الغابة؟
عندما تفكر في فطريات الغابة، قد يتبادر إلى الذهن الفطر ، لكن الفطر الذي يظهر فوق الأرض مؤقت يبقى الجسم الرئيسي لفطر الغابة النموذجي تحت الأرض فهي شبكة واسعة ومتفرعة من هياكل رفيعة جدًا تشبه الخيوط في ملعقة صغيرة واحدة فقط من التربة قد يكون هناك ما يكفي من هذه الخيوط لتمتد لمسافة 10 كيلومترات
فطريات الغابة
كل فطريات الغابة تحتاج الكربون لتنمو ، قد تتغذى فطريات الغابة التي تشكل الشبكات على الكربون في الأخشاب المتحللة أو المواد النباتية الميتة أو قد يشكلون علاقات مع النباتات الحية .
تنمو بعض الشبكات الفطرية حول أطراف الجذر ، مثل الجوارب الصغيرة. تُعرف باسم EM ، وينمو البعض الآخر في خلايا جذور النبات، تُعرف باسم AM.
فطريات الغابة وعملية التمثيل الضوئي
تحصل النباتات على الكربون من عملية التمثيل الضوئي، لكن لكي تنمو ، فإنها تحتاج أيضًا إلى النيتروجين والفوسفور ويمكن أن تمتد فطريات الغابة إلى أبعد من الجذور للعثور على هذه العناصر الغذائية ، لذلك تتعاون الفطريات والنباتات مع بعضها البعض بانتظام للحصول على ما يحتاجون إليه.
تشترك جميع النباتات في العالم تقريبًا في الموارد من خلال شبكة من فطريات الغابة وغالباً ، تنتج النباتات الكربون وتتلقى النيتروجين والفوسفور ، لكن الفطريات أيضًا توزع الكربون بين النباتات وتحمل الرسائل بينها إنها تشبه الإنترنت أو نظام طريق سريع تقريبًا.
الأشجار يمكن أن تتبادل الكربون من خلال الشبكات الفطرية
سوزان سيمارد عالمة بيئة غابات في كندا بجامعة كولومبيا البريطانية في فانكوفر. كانت أول من أظهر أن الأشجار يمكن أن تتبادل الكربون من خلال الشبكات الفطرية في بيئة طبيعية ،أطلق تقرير إخباري عام 1997 عن هذا العمل اسم “شبكة الخشب الواسعة”.
(إنها مسرحية على “شبكة الويب العالمية” ) ومع ذلك ، فهذه ليست استعارة مثالية ، لأن النظام الفطري حي وله أجندته الخاصة ، لكن عملها فتح أعين الناس على حقيقة أن الغابة هي نظام بيئي شديد الترابط.
كيف تنمو شبكات الميسليا وتستكشف؟ كيف يتواصلون مع النباتات؟ وهل يمكن لمهاراتهم في تداول الكربون أن تساعدنا في التعامل مع تغير المناخ؟ بدأ الباحثون للتو في العثور على إجابات.
ذاكرة بلا عقل
الفطر ليس نبات كما أنه ليس حيوانًا ، إنه ينتمي إلى مملكته التصنيفية الخاصة على الرغم من بقاء الفطر في مكان واحد مثل النباتات ، يمكن أن تشعر فطريات الغابة بعالمها وتستكشفه.
يكتب شيلدريك ، “فطريات الغابة هي تحقيق حي ومتزايد.” تخيل لو كان بإمكانك تقسيم جسمك إلى قسمين ، كل جانب يمشي من خلال باب مختلف في نفس الوقت ، ثم في النهاية تنضم إلى نفسك. Mycelia تفعل هذا.
ينمون في اتجاهات عديدة بحثًا عن الطعام ، تموت المشاريع غير الناجحة بينما تتكاثف المشاريع الناجحة وتتفرع أكثر. ليس لدى Mycelia دماغ ومع ذلك ، فإنهم يقاتلون مع فطريات الغابة الأخرى والمخلوقات التي ترعى عليهم يبدو أن لديهم شكلًا أساسيًا من الذاكرة ، وفقًا لبحث جديد أجراه يو فوكاساوا ولين بودي.
الفطريات لديها طاقة!
في جامعة كارديف بالمملكة المتحدة ، يدرس بودي فطريات الغابة التي تكسر أشياء مثل الخشب والنباتات الميتة. في الثمانينيات ، أوضحت كيف تبحث شبكة فطرية عن الطعام ثم تعيد تشكيل نفسها بعد أن تجد شيئًا لذيذًا.
في العام الماضي ، اختبر فوكاساوا وبودي ذكرى فطر نموذجي يحب أن يتغذى على الخشب ، وضعوا كتلًا من الخشب تحتوي على هذه الفطريات على صواني من التربة، ثم سمحوا للفطر بالاستكشاف حتى عثر على كتلة قريبة من الخشب الخالي من فطريات الغابة.
بعد ذلك ، رفع الباحثون الكتلة الأصلية وانتزعوا بعناية كل جزء من فطريات الغابة التي تنمو منها. قاموا بوضعه في صينية جديدة ، مع عدم وجود كتلة جديدة من الخشب لاكتشافها.
عندما بدأت فطريات الغابة في الكتلة في النمو مرة أخرى ، أرسلوا خيوطًا إضافية من الجانب الذي واجه الطعام في الماضي يقول بودي: “لقد فعلنا ذلك في الكثير من الصواني المختلفة وبأحجام مختلفة من الكتل الخشبية وتقريباً بشكل دائم تحصل على قدر أكبر من النمو في الجانب الذي كان عليه المورد الغذائي الجديد.”
يتذكر الفطر بطريقة ما الجزء الذي واجهه تجاه الطعام في الماضي ، لذلك أرسل المزيد من النمو في هذا الاتجاه يعتقد بودي أنه كلما نظر المزيد من الباحثين ، زادت أمثلة الذاكرة الفطرية التي سيجدونها.
فطريات الغابة
اكتناز وتداول
فطريات الغابة التي تتشابك مع النباتات الحية لا تتغذى عليها للحصول على الكربون الذي تحتاجه ، درس فريق Kiers في أمستردام كيفية عمل ذلك في شبكات AM ،هم التي تنمو داخل خلايا جذر النبات تنقل هذه الفطريات المغذيات بانتظام عبر التربة ،ويبدو أنها تفعل ذلك بدهاء بائع المقايضة.
ليس من السهل مشاهدة التداول داخل تلك الخيوط المجهرية تحت الأرض، لذلك طور الباحثون طريقة لوضع علامة كيميائية على الفوسفور ،أضافوا نقاطًا صغيرة تتوهج عندما تضربهم الأشعة فوق البنفسجية، يمكنهم جعل هذه النقاط تتوهج بألوان مختلفة. يتيح لهم ذلك مشاهدة كيفية تحرك الفوسفور عبر الشبكة.
جذور الميسليا والجزر
في دراسة واحدة عام 2019 ، قام فريق كيرس بتنمية جذور الميسليا والجزر في أطباق صغيرة ،كانت بعض المناطق في كل طبق غنية بالفوسفور المغذي ، ومناطق أخرى لديها القليل من هذه الأسمدة ، نقل الفطر الفوسفور من المنطقة الغنية إلى المنطقة الفقيرة.
تعتقد كيرس أن هذا يحدث لأن النباتات التي تنمو في منطقة فقيرة بالمغذيات لا يمكنها الحصول على الفوسفور بمفردها من خلال جذورها ، مقارنة بالنباتات التي تنمو في منطقة غنية بالمغذيات ، فإن تلك الموجودة في موقع فقير بالمغذيات ستتاجر بكمية أكبر من الكربون إلى فطريات الغابة مقابل الفوسفور.
في عام 2020 ، أظهرت كيرس أن فطريات الغابة ستخزن أيضًا العناصر الغذائية عندما تكون وفيرة فتصبح هذه العناصر الغذائية غير متاحة مؤقتًا لجذور النباتات بعد ذلك ، “يتعين على النباتات دفع المزيد من الكربون لـ (mycelia) للحصول عليها ، كما تقول كيرس.
الميكيليا لا تتاجر بالنباتات فقط
الميكيليا لا تتاجر بالنباتات فقط ، هي أيضا تحمل رسائلها قد تبدو النباتات وكأنها تجلس هناك ولا تفعل شيئًا ،في الواقع ، تتفاعل باستمرار فيما بينها باستخدام المواد الكيميائية.
تقول كاثرين موريس: “أي شيء يجعل النباتات ذات رائحة طيبة أو لها نكهة ، هذه الأشياء التي تصنعها النباتات”. وتقول إنهم على الأرجح يجعلون الأمر يقتل أشياء أخرى ، مثل الحشرات أو الميكروبات المسببة للأمراض ، أو يمكنهم جعلها كإشارة. موريس عالمة أحياء بجامعة Xavier في سينسيناتي بولاية أوهايو.
يمكن للنباتات بث رسائل الرائحة عبر الهواء ، لكنهم يرسلون أيضًا البعض عبر التربة، ضع في اعتبارك عندما يهاجم المن نبات الفول ينفجر النبات المحاصر المواد الكيميائية التي تجذب الدبابير لأكل حشرات المن.
نبات الفول والفطريات
أظهرت دراسة أجريت عام 2013 أن نبتة الفول التي لا تتعرض للهجوم – ولكنها تدخل في نفس الشبكة الفطرية التي توجد بها – سترسل أيضًا هذه التحذيرات وهذا يحدث حتى عندما يفصل الباحثون النباتات بحواجز بلاستيكية حتى لا يتمكنوا من اكتشاف الإشارات التي تطفو في الهواء هذا يشير إلى أن المصانع يجب أن ترسل رسائل تحت الأرض.
قد يبدو أن النبات في ورطة فيساعد جاره ، لكن ربما لا قد يكون النبات الذي لم يتعرض للهجوم حتى الآن يتنصت لاكتشاف متى يحتاج إلى اتخاذ إجراء وحماية نفسه ، أو ربما تحمل الشبكة الفطرية هذه الرسائل لأن هذا يساعد على بقاء جميع النباتات التي تعتمد عليها في الكربون.
أظهر بحث موريس مع شبكات AM أن الإشارات الكيميائية للنباتات تصل إلى مسافة أبعد بكثير عبر التربة إذا كانت فطريات الغابة موجودة أكثر مما كانت عليه ما نريد أن نعرفه الآن هو كيف يحدث هذا. كيف تقوم mycelia ببث الرسائل؟ تقول موريس: “نحن لا نعرف حقًا”. يعمل فريقها على طريقة تكتشف مكان وجود المواد الكيميائية وكيفية انتقالها عبر الشبكات الفطرية.
كربون لذيذ!
بالنسبة للفطر ، فإن الهدف الأساسي من التواصل مع النباتات هو الحصول على الكربون الذي تحتاجه للنمو ، تحصل النباتات على الكربون من الغلاف الجوي و تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي ثم يقوم بتحويله إلى سكريات كربونية يستخدمها في النمو على طول الطريق ، ستتاجر تلك النباتات ببعض السكريات مع فطريات الغابة.
ترتفع درجة حرارة الكرة الأرضية ، جزئيًا ، بسبب كل غازات الاحتباس الحراري التي تنفثها الأنشطة البشرية في الهواء بينما نقوم بتشغيل سياراتنا ومحطات توليد الكهرباء والإلكترونيات والآلات الأخرى ، ثاني أكسيد الكربون هو أكثر غازات الدفيئة شيوعًا ، كما تعلم بالفعل ، فإن غرس الأشجار وتعزيز صحة الغابات يمكن أن يساعد في امتصاص ثاني أكسيد الكربون الإضافي من الهواء.
ولكن لا تقوم جميع الغابات بعمل متساوٍ عندما يتعلق الأمر بمكافحة تغير المناخ ، يمكن أن تحدث أنواع الأشجار وأنواع الفطريات التي تتواصل معها هذه الأشجار فرقًا كبيرًا في مقدار الكربون الذي تمتصه الغابة.
الشبكات الفطرية AM التي درستها كيرس وموريس هي إلى حد بعيد النوع الأكثر شيوعًا في العالم. يقول كبير باي “إنهم قديمون”. وهو عالم أحياء في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا. تطورت هذه الشبكات منذ حوالي 500 مليون سنة. تميل الفطريات الموجودة فيها إلى الاتصال بشجرة واحدة أو بضع أشجار أو نباتات أخرى في كل مرة.
فطريات الغابة
فطريات EM
شبكات EM – النوع الذي يشكل جوارب صغيرة حول جذور النباتات – هي أحدث، يمكن لبعض الفطريات EM أن تتحلل من الخشب الميت أو النباتات أو تتشابك مع النباتات الحية. تميل شبكات EM لأن تكون أكبر وأكثر ترابطا من أنواع AM.
يقول بيي إن الأشجار تجدها أيضًا “أكثر تكلفة” وبهذا يعني أنهم يفرضون على الأشجار أسعارًا أعلى للمواد الغذائية لتسديد هذه المدفوعات ، تميل الأشجار التي تتاجر مع فطريات EM Mycelia إلى امتصاص المزيد من الكربون من الهواء ، كما يقول Peay.
بحث معملي جديد في مقدار الكربون الذي تأخذه أشجار الزان الأوروبية عند الاتصال بشبكة EM. برونا إيماي طالبة دكتوراة في علم الأحياء الدقيقة بجامعة فيينا في النمسا ، بعد المغامرة في دخول غابة قريبة لجمع شتلات الأشجار
أقامت أزواجًا من أشجار الأطفال في مختبرها ،لقد سمحت لشبكة EM بالنمو لتوصيل بعض الأزواج ومنعت الأزواج الأخرى من الارتباط. لقياس كمية الكربون التي امتصتها الأشجار أثناء التجربة ، عرّضتها بشكل خاص من الكربون ليس شائعًا في الطبيعة.
ووجدت أن النباتات التي تم توصيلها بشبكة فطرية تستهلك ما يقرب من ضعف كمية ثاني أكسيد الكربون التي تستهلكها النباتات غير المتصلة بأي شبكة قد يشير هذا إلى أن هذه الشبكات الفطرية يمكن أن تلعب دورًا في إبطاء تغير المناخ.
خريطة العالم للفطريات
يمكن أن تكون الشبكات الفطرية حليفًا مهمًا في مكافحة تغير المناخ يقول كيرس: “هذا هو الهدف” لكن أولاً ، يحتاج الباحثون إلى معرفة المزيد عن المشاركة المعقدة للموارد والرسائل بالأقدام.
تعيش تريليونات الديدان الصغيرة والأميبا والميكروبات في التربة وتعيش هناك أيضًا مئات الآلاف من الأنواع الفطرية ،تتفاعل كل هذه الأنواع مع النباتات وتحرك الكربون وهم يفعلون ذلك “بطرق لا نفهمها تمامًا في الوقت الحالي” ، كما يقول بيي من جامعة ستانفورد.
يحتاج الباحثون أيضًا إلى رسم خرائط للشبكات الفطرية
في عام 2019 ، قرر بي وفريقه البدء في هذا الأمر فقامت مجموعة أخرى بالفعل بإجراء مسح شامل للأشجار لقد أحصى 3 تريليونات شجرة جاءت هذه البيانات من مئات الباحثين الذين ذهبوا إلى الغابات لتحديد الأشجار الفردية وتقدير مجموعها عبر الكوكب.
كتب فريق بيي برنامج كمبيوتر نظر في مزيج أنواع الأشجار التي تم إحصاؤها والمناخ في كل غابة ثم حدد نوع الشبكة الفطرية التي من المرجح أن تزدهر هناك.
كانت النتيجة هي أول خريطة للعالم توضح المكان الذي من المحتمل أن تهيمن فيه الشبكات الفطرية EM و AM.
تميل شبكات AM إلى تفضيل المناطق الاستوائية الدافئة.
فطريات الغابة
تفضل شبكات EM الغابات الباردة
مع ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض ، يمكن للغابات المليئة بفطريات AM أن تسيطر على المناطق المليئة حاليًا بفطريات EM عندها ستحتجز تلك الغابات كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون مما هي عليه الآن.
يقول Peay أن العديد من غابات EM هي بالفعل على حافة هذا النوع من التحول بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم الأراضي المستخدمة للزراعة والرعي تنتهي بتربة فقيرة تفتقر إلى شبكات فطرية صحية ينتهي الأمر بإطلاق الكربون بدلاً من محاصرته.
لم تؤكد دراسة باي بشكل مباشر وجود أنواع معينة من الشبكات الفطرية تحت التربة في جميع أنحاء العالم.
في عام 2021 ، أطلقت كيرس منظمة جديدة تسمى SPUN (جمعية حماية الشبكات تحت الأرض) لاتخاذ الخطوة التالية. تسميها “حركة مناخية تحت الأرض”.
خاتمة
في النهاية ، سيتمكن المراهقون من المشاركة. سيُطلب منهم المساعدة في تحديد الشبكات الفطرية في المناطق الطبيعية بالقرب من منازلهم.
تقول كيرس عندما تركز حماية الطبيعة فقط على النباتات والحيوانات الموجودة فوق سطح الأرض ، فإننا نفتقد نصف الصورة.
تقول: “هناك أنظمة بيئية لم يتم حفظها لأننا لا نستطيع رؤيتها”.
إنها تأمل أنه مع تعلم الناس المزيد عن العالم الحي تحت أقدامنا ، فإنهم سيهتمون أكثر بحماية الأنواع الفطرية التي تساعد الأشجار والنباتات وحتى الناس على الازدهار.
المصدر: Secret forest fungi partner with plants — and help the climate
طالع أيضاً: سجلات تكشف أن درجات الحرارة ارتفعت بشكل ملحوظ منذ العام 1990
