Grzyby – ratownicy w czasie suszy

16 godzin temu

Świat wysycha. Jak w tej sytuacji radzą sobie drzewa, skoro każde z nich zużywa choćby kilkaset litrów wody w ciągu doby? Same nie miałyby szans, jednak dzięki złożonej sieci współpracy są w stanie przetrwać choćby długie okresy suszy. Bardzo istotną rolę pełnią w niej grzyby. W jaki sposób pomagają? Kiedy kończą się ich zdolności wspierania? Jak zmiana klimatu wpływa na te interakcje?

Choć o drzewach myślimy często jako osobnych, niezależnych od siebie bytach, pod wieloma względami przypominają one ludzkie społeczeństwa, w których wszyscy się wspierają lub konkurują ze sobą. Ich dobrostan zależy więc nie tylko od warunków zewnętrznych, ale również od skomplikowanej sieci powiązań, która zapewnia im wodę, niezbędne substancje odżywcze i informacje o niebezpieczeństwach. Im bardziej rozbudowana sieć, tym większa odporność.

Na sieć składają się inne drzewa, rośliny, zwierzęta, ale przede wszystkim grzyby i bakterie. Współcześnie zdecydowana większość roślin naczyniowych (ponad 85%, Brundrett i Tedersoo, 2018) posiada sieć współpracujących z nimi grzybów i podobnie jak każdy człowiek, każde z nich ma swój własny niepowtarzalny mikrobiom, który wspiera ich funkcjonowanie oraz pomaga przetrwać trudne warunki (Arnold i in., 2025).

Mykoryza – sieć nieskończonych korzyści

Jak to wygląda? Korzenie drzew lub innych roślin są połączone ze strzępkami tzw. grzybów mykoryzowych, w sposób przynoszący korzyści obu stronom (Tedersoo i in., 2020).Grzyby zapewniają roślinom lepszy dostęp do wody i soli mineralnych (głównie fosforu i azotu, choć nie tylko), ale również wspierają ich szeroko pojęte zdrowie – zwiększają tolerancję na zanieczyszczenia i metale ciężkie, wydzielają do gleby związki ograniczające zakażenia patogenami, czy zwiększają odporność na niekorzystne warunki, jak wysokie temperatury czy nieodpowiednie pH. Coraz więcej badań wskazuje również, iż rozbudowana sieć mykoryzowa umożliwia przekazywanie substancji regulatorowych, związków węgla czy składników mineralnych pomiędzy roślinami, zapewniając w ten sposób ich komunikację.

Oczywiście, nie każdy gatunek grzyba pełni te same funkcje, jednak dzięki swej różnorodności stanowią dla roślin ogromne wsparcie. A co dostają w zamian za te niekończące się usługi? Przede wszystkim siedlisko życia i cukry produkowane przez drzewa w procesie fotosyntezy, a czasem również wodę czy związki niezbędne do przetrwania. Badania pokazują, iż ta kooperacja jest bardzo korzystna dla grzybów mykoryzowych,szczególnie w trudnych warunkach, gdzie radzą sobie dużo lepiej niż inne (Castaño i in., 2018).

W poszukiwaniu wody

Drzewa odparowują z liści choćby kilkaset litrów wody dziennie. Oczywiście główną rolę w jej pobieraniu odgrywają korzenie, jednak grzybnia bardzo im to ułatwia.

Strzępki grzybów są dużo drobniejsze od większości korzeni, a jednocześnie dużo dłuższe od włośników (najmniejszych z korzeni). Wnikają one w malutkie pory gleby, gdzie resztki wody pozostają choćby wtedy, kiedy nam wydaje się, iż ziemia jest już wysuszona. Strzępki “zaciągają” wodę wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi i transportują je do korzeni, skąd dalej są dystrybuowane są po całym drzewie.

Gdy się robi za sucho…

Co się jednak dzieje kiedy następuje prawdziwa susza i choćby w drobnych porach ziemi brakuje już wody? Drzewa zaczynają wtedy polegać na wódach gruntowych pobieranych przez sięgające kilka metrów w dół korzenie, a dodatkowo zaczynają ograniczać swoje zapotrzebowanie na wodę.

Rośliny produkują dla siebie cukry w procesie fotosyntezy, korzystając z energii słonecznej, wody oraz CO₂. Ten ostatni wnika przez specjalne struktury w liściach zwane aparatami szparkowymi, przez które jednocześnie wyparowuje woda . By ograniczyć utratę wody w czasie suszy, rośliny zamykają aparaty szparkowe, tym samym znacznie ograniczając możliwość pochłaniania CO₂, a przez to proces fotosyntezy i produkcję żywności.

W krótszej perspektywie nie jest to groźne, gdyż drzewa magazynują cukry na “trudne czasy” w glebie i zarówno grzybnia, jak i same drzewa mogą z tych zapasów korzystać. jeżeli jednak susza przeciąga się na okres wielu miesięcy, to zarówno drzewa i grzyby zaczynają odczuwać skutki nie tylko braku wody, ale też żywności. Można powiedzieć, iż zaczynają głodować. W przypadku drzew powoduje to ich osłabienie, większą podatność na patogeny czy ograniczanie transportu wody do niektórych konarów i ich zamieranie, a w przypadku grzybów kończy się obumieraniem fragmentów grzybni.

Dla drzew, uzależnionych od pomocy swoich grzybowych symbiontów, ma to w dłuższej perspektywie katastrofalne skutki. choćby jeżeli susza się skończy, to osłabiona, mniej różnorodna grzybnia to mniejsze wsparcie, co ma szczególne znaczenie w coraz mniej stabilnym klimacie. Dodatkowo, im dłużej trwa susza, tym bardziej korzenie rozbudowują się w głąb, gdzie z kolei jest słabszy dostęp do substancji mineralnych i odżywczych. Dlatego tak ważne jest dla drzew utrzymanie symbiotycznej grzybni.

Podstawowe zadanie – utrzymać mykoryzę

Utrzymanie dobrostanu grzybni wiąże się przede wszystkim z zapewnieniem im dostępu do wody. Gdy brakuje jej w płytszych warstwach gleby, korzenie transportują ją z głębokich warstw do grzybni znajdującej się bliżej powierzchni. Dzieje się to szczególnie w nocy, gdy parowanie w glebie i transpiracja wody z liści są niższe (nocą aparaty szparkowe są zamknięte, gdyż brakuje światła słonecznego i fotosynteza nie zachodzi), a przez to woda nie jest tak potrzebna i może być użytkowana w inny sposób.

Dzięki temu procesowi możliwe jest utrzymanie grzybni choćby w czasie suszy czy w bardzo suchym klimacie (np. śródziemnomorskim). Dodatkowo, sprzyja to przetrwaniu roślin runa leśnego, które nie mają na tyle głębokich korzeni by czerpać wodę z wód gruntowych. Oczywiście, drzewa nie są w tym działaniu altruistyczne – po prostu bez wody grzybnia nie jest w stanie pobierać składników mineralnych, aminokwasów i cukrów zgromadzonych w glebie, a przez to stają się one niedostępne także dla drzew.

System utrzymywania mykoryzy jest na tyle skuteczny, iż w warunkach suszy grzyby mykoryzowe utrzymują się dużo dłużej niż inne samodzielnie funkcjonujące grzyby takie jak pleśnie, drożdże czy saprotroficzne workowce. Dopiero gdy susze stają się ekstremalne lub długotrwałe i drzewa nie mają już żadnej wody do podziału, grzyby mykoryzowe zaczynają obumierać.

Przyszłość w czasach suszy

Jak widzimy, grzyby mykoryzowe są najważniejsze dla utrzymania drzew – zapewniają im wodę, składniki mineralne, ochronę przed patogenami i złymi warunkami, a w przypadkach suszy dostęp do zgromadzonej w glebie żywności. Jednak przedłużająca się susza ma na nie negatywny wpływ, powodując ich zanikanie.

Oczywiście, przyroda nieustannie się zmienia i dostosowuje, więc mniej odporne na suszę gatunki grzybów będą zastępowane tymi bardziej odpornymi. Takich jest jednak zdecydowanie mniej, co oznacza, iż w przypadku zadziałania innych, negatywnych czynników, możliwości dostosowania się grzybni i pełnienia jej wszystkich funkcji będą z czasem coraz bardziej ograniczone.

Dodatkowym problemem pozostaje fakt, iż mamy coraz niższe poziomy wód gruntowych,

nie odnawiające zimą z powodu braku śniegu. Całkiem prawdopodobne więc, iż drzewa będą coraz gorzej radzić sobie z suszą, nie mogą pokryć deficytów wody opadowej wodą gruntową. Problem będą pogłębiać nieprzewidywalne gwałtowne zjawiska pogodowe, które będą destabilizować ekosystemy – w tym działanie mykoryzy. Możemy się więc spodziewać, iż część drzew nie będzie w stanie oprzeć się suszy, patogenom i gwałtownym zmianom pogodowym, a inne z kolei będą karłowacieć by być w stanie się utrzymać przy malejącej ilości wody.

Opis wpływu suszy na relacje grzybów mykoryzowych z drzewami bazuje na informacjach zawartych w podręczniku: Forest Microbiology vol.1

Idź do oryginalnego materiału