植物与真菌在我们的脚下相互作用。图片来源：Andrea Obzerova

本报讯 在地表之下，长达110千万亿公里的富含碳的真菌与植物根系交织在一起。如今，科学家绘制出首张全球菌丝体网络数字地图，揭示了这一庞大的网络。这项6月11日发表于《科学》的研究发现，这些真菌不仅能够与植物交换养分，还有助于调节全球气候。

丛枝菌根真菌是一类古老的土壤真菌，遍布于大多数陆地生态系统中。它们与全球约70%的植物物种形成共生关系，为后者提供养分和水并换取碳元素。“有人称植物是这些真菌的救星，但这些真菌其实也是植物的救星。”地下网络保护协会（SPUN）的Justin Stewart说，“如果不与丛枝菌根真菌共生，那么在植物世界里也算是异类。”SPUN是一个致力于研究、保护及提升公众对地下真菌网络认知的非营利组织。

鉴于真菌的重要性，在这项研究中，Stewart和同事Toby Kiers等人着手量化这种隐藏的网络，并绘制出这张地下循环系统的分布图。

研究人员首先分析了从全球各地采集的1.6万份土壤样本数据，这些样本来自之前的322项研究。他们还利用机器人成像技术，测量了实验室内培养的30多万根真菌菌丝，从而估算出这些网络中储存的总生物量和碳含量。最后，研究团队对上述数据进行了整合，并将估算范围扩展到沙漠、苔原、森林及其他直接测量数据稀少或缺失的地区。

研究结果表明，全球丛枝菌根真菌网络所蕴藏的碳总量相当于现在所有人类碳含量总和的5倍。“它们对地球的许多不同功能都至关重要，例如将碳封存到地下，这对气候变化有重要影响。”Stewart说。

研究人员估计，全球约40%的丛枝菌根真菌生活在草原生态系统中，特别是位于南苏丹、美国佛罗里达大沼泽地等地的生态系统。他们表示，这很令人担忧，因为草原正在迅速转变为农田。

与此同时，农田中的真菌已显著减少。尽管农田中的植物数量很多，但与未开垦的生态系统相比，大规模种植作物的土壤中的真菌网络密度低了约50%。Stewart说，这可能是因为杀菌剂能够直接杀死真菌，而耕作则破坏了它们的网络。此外，大量使用化肥可能破坏了真菌与植物间维持共生关系的碳和养分交换。

去年，英国利兹大学的Laura Carter和同事开展的研究发现，一种广泛用于防治作物霉菌和腐烂等真菌病害的唑类抗真菌剂，会使菌丝密度降低约70%，并使有益真菌在植物根部的定殖程度降低80%。Carter表示，结合上述新研究，“表明当前的做法可能正在削弱农作物的一个关键的天然盟友”。保护丛枝菌根真菌不仅是保护生态的关键一环，更是改善土壤健康、增强土壤韧性和提供作物长期生产力的一条切实途径。

美国加州大学尔湾分校的Steven Allison表示，研究人员已经量化了损失规模，那么设计重建真菌网络的干预措施应该会更容易些。这项研究还可能促使农民调整他们的耕作方法。

Stewart说，他们还绘制了一幅交互式地图，以前所未有的细节揭示了真菌网络的全球分布。Kiers表示，团队计划在今年8月于蒙古举行的联合国防治荒漠化会议上，向政策制定者们展示这些发现。（徐锐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adu4373