Wie Baumarten Pilzpartner in einem großflächigen Waldökosystem verbinden

In einer Studie veröffentlicht in Wissenschaft China Biowissenschaftenuntersuchte ein Team extrem vielfältige Pilzgemeinschaften in etwa 500 gepaarten Blatt- und Bodenproben, die mit 55 Baumarten in Verbindung gebracht wurden, die sich über 2.000 km lange Bergwälder in Ostchina befinden.

„Es war keine leichte Aufgabe. Wir haben die ganzen zwei Jahre damit verbracht, die Feldproben zu nehmen. Berge besteigen, Bäume suchen, Erde und Blätter sammeln und so weiter“, sagt Yang, Erstautor der Studie.

Zu Beginn versuchte Yang zusammen mit dem Laborleiter Haiyan Chu, die biogeografischen Pilzmuster in Blättern und Böden zu vergleichen. Früher im Das ISME-Journalberichteten sie über einen signifikanten phylogenetischen Abdruck von Bäumen auf die Zusammensetzung der Bodenpilzgemeinschaft in derselben Region, was eine evolutionäre Verbindung zwischen Pflanzenarten und assoziierten Pilzgemeinschaften im Untergrund hervorhebt.

Bei der Einbeziehung verschiedener Pflanzenarten und großer räumlicher Skalen war jedoch noch unbekannt, wie sich das biogeografische Muster der Pilzgemeinschaft in Blättern von dem in Böden beobachteten unterscheidet.

In ihrer neuesten Veröffentlichung fanden sie bemerkenswerte Unterschiede im Pilzreichtum und in der Zusammensetzung der Gemeinschaft zwischen Blättern und Böden; Die Anzahl der Bodenpilzarten war etwa dreimal höher als die der Blattpilzgemeinschaft auf der individuellen Baumebene. Die Identität der Pflanzenarten und die Pflanzenstammesgeschichte trieben die Verbreitung der Blattpilzgemeinschaft voran, während die Verbreitung der Bodenpilze den interaktiven Effekten der Pflanzenstammesgeschichte, klimatischen Faktoren und Bodeneigenschaften zugeschrieben wurde.

„Zweifellos ist die Bodenpilzgemeinschaft unter Bäumen komplizierter und wird von den zahlreichen Umweltfaktoren beeinflusst, während die Pilzgemeinschaft in Blättern lediglich durch die Verfügbarkeit von Pflanzenwirten bestimmt zu sein scheint“, sagt Chu.

Reichsübergreifende biotische Interaktionen, zum Beispiel zwischen Pflanzen und ihren tierischen Bestäubern oder Samenverbreitern, sind ein attraktives Thema in ökologischen und biogeographischen Forschungsgebieten und führten zur Entwicklung der frühen bipartiten Netzwerktheorie. Spezialisierung, Modularität und Robustheit sind die kritischen Merkmale der Netzwerktopologie.

Beispielsweise beschreibt die Spezialisierung den Grad, in dem eine Wirtspflanze oder ein Pilzpartner in seinem Spektrum an Partnern oder Wirten eingeschränkt ist; Modularität beschreibt das Ausmaß, in dem das Netzwerk als verschiedene zusammenhängende Untergruppen von Knoten (dh Modulen) strukturiert ist, in denen die Interaktionsdichte innerhalb von Modulen höher ist als zwischen Modulen.

Darüber hinaus stellt Robustheit die Fähigkeit eines Netzwerks dar, seine Struktur und Organisation aufrechtzuerhalten, wenn es unter Störungen leidet. Unter Verwendung der bipartiten Netzwerktheorie deckt das Team die inkongruenten Pflanzen-Pilz-Netzwerktopologien in oberirdischen und unterirdischen Lebensräumen auf.

Die Pflanzen-Pilz-Netzwerke in Blättern wiesen eine deutlich höhere Spezialisierung, Modularität und Robustheit auf, waren aber weniger verbunden als die in Böden. Darüber hinaus unterschieden sich Baum-/Pilz-Präferenzkombinationen und Schlüsselarten in zweiteiligen Netzwerken deutlich zwischen oberirdischen und unterirdischen Proben.

„Auf breiten räumlichen Skalen zeigt diese Arbeit die unterschiedlichen Pflanzen-Pilz-Ansammlungsmuster zwischen oberirdischen und unterirdischen Lebensräumen unter den Aspekten biogeografischer Triebkräfte, bipartiter Netzwerkmerkmale und Netzwerkschlüsselarten. Vielleicht am aufregendsten warnen uns die Ergebnisse, dass sich die Gemeinschaft von Bäumen verschiebt aufgrund des Klimawandels oder menschlicher Aktivitäten wird die ober- und unterirdische Waldpilzvielfalt auf ganz unterschiedliche Weise beeinträchtigen“, sagt Chu.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft China Biowissenschaften.