Mykorrhiza-Symbiose hilft Pflanzen, ihre Wurzeloberfläche zu erweitern, wodurch Pflanzen einen besseren Zugang zu Nährstoffen und Wasser erhalten. Obwohl die wichtigste Rolle der Mykorrhiza-Symbiose darin besteht, die Pflanzenernährung zu erleichtern, war Wissenschaftlern nicht klar, wie Mykorrhiza-Typen die Nährstoffaufnahme und die Wechselwirkungen von koexistierenden Bäumen in Wäldern vermitteln.
Um dieses Problem anzugehen, untersuchte das Forschungsteam von Prof. Liu Lingli vom Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Nährstoffaufnahmestrategien von arbuskulären Mykorrhiza- (AM) und Ektomykorrhiza- (EcM) Bäumen im Biodiversity-Ecosystem Functioning (BEF) Experiment in a subtropischer Wald in China, wo Bäume der beiden Mykorrhiza-Arten zunächst gleichmäßig in Mischungen aus zwei, vier, acht oder 16 Baumarten gepflanzt wurden.
Die Forscher fanden heraus, dass mit zunehmendem Artenreichtum die Nettoprimärproduktion (NPP) von EcM-Bäumen schnell abnahm, aber die NPP von AM-Bäumen zunehmend zunahm, was zu einer schieren Dominanz (> 90 %) von AM-Bäumen in der Behandlung mit der höchsten Vielfalt führte.
Die Analysen des Teams zeigten ferner, dass Unterschiede in den Nährstoffaufnahmestrategien der Mykorrhiza, sowohl bei der Nährstoffaufnahme aus dem Boden als auch bei der Nährstoffresorption innerhalb der Pflanze, zum Wettbewerbsvorteil von AM-Bäumen gegenüber EcM-Bäumen beitragen.
Darüber hinaus zeigte die Analyse der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden, dass EcM-Baum-Monokulturen eine hohe Häufigkeit symbiotischer Pilze aufweisen, während AM-Baum-Monokulturen von saprotrophen und pathogenen Pilzen dominiert wurden.
Den Forschern zufolge entsprachen mit zunehmendem Baumreichtum Verschiebungen in mikrobiellen Gemeinschaften, insbesondere eine Abnahme der relativen Häufigkeit von Agaricomyceten (hauptsächlich EcM-Pilzen), einer Abnahme des NPP von EcM-Untergemeinschaften, hatten jedoch einen relativ geringen Einfluss auf den NPP von AM-Untergemeinschaften.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass effizientere Nährstoffaufnahmestrategien und nicht mikrobiell vermittelte negative Pflanzen-Boden-Rückkopplungen die Dominanz von AM-Bäumen in Ökosystemen mit hoher Diversität vorantreiben.
Diese Studie, die auf dem weltweit größten Wald-BEF-Experiment basiert, liefert neue Daten und einen alternativen Mechanismus zur Erklärung, warum und wie AM-Bäume normalerweise in subtropischen Wäldern mit hoher Artenvielfalt dominieren.
Diese Ergebnisse haben auch praktische Auswirkungen auf die Artenauswahl bei der tropischen und subtropischen Wiederaufforstung – was darauf hindeutet, dass es vorzuziehen ist, gemischte AM-Bäume zu pflanzen, da sie eine effizientere Strategie zur Nährstoffaufnahme haben als EcM-Bäume.
Diese Studie wurde online veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte am 18. Januar.
Mehr Informationen:
Meifeng Deng et al., Baummykorrhiza-Assoziationstypen kontrollieren die Biodiversitäts-Produktivitäts-Beziehung in einem subtropischen Wald, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add4468. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add4468