Едно малко цъфтящо растение може би прави нещо, което учените отдавна подозират, но рядко успяват да докажат.

То тихомълком изсмуква въглерод от своите съседи чрез подземна гъбична мрежа, дори докато самото то произвежда достатъчно чрез фотосинтеза.

Ново изследване предлага едни от най-ясните доказателства досега, че подобно тайно споделяне на ресурси се случва при растения, за които повечето хора никога не биха предположили, че се нуждаят от помощ.

Проучването е проведено от изследователи от университетите в Чиба и Кобе в Япония.

Учените са се фокусирали върху Gentiana squarrosa, малък представител на семейство Тинтявови. И доказват, че растението черпи въглерод както от слънчевата светлина, така и от мрежа от гъби, скрита в почвата под него.

Скритата мрежа под всяка гора

Под горите, пасищата и влажните зони се простира мрежа от гъбични нишки, известна като микоризна мрежа, често наричана „дървесната световна мрежа“ (wood-wide web).

Тези гъби си партнират с корените на растенията, като им помагат да извличат хранителни вещества от почвата в замяна на въглеродни съединения, които растенията произвеждат чрез фотосинтеза.

От решаващо значение е, че същата тази гъбична мрежа може да свързва напълно различни растителни видове под земята.

Някои растения развиват тази връзка още повече, като разчитат частично или изцяло на тези гъбични връзки за самия въглерод – стратегия, наречена микохетеротрофия.

Напълно микохетеротрофните растения почти изцяло пропускат фотосинтезата и вместо това разчитат на гъбите.

Други са само частично микохетеротрофни – те произвеждат собствен въглерод, но същевременно черпят и от гъбичните си партньори.

Тази стратегия може да е от най-голямо значение за растения, които се борят за оцеляване в сянката на горската покривка.

Трудно за доказване явление

От години учените подозират, че някои зелени, фотосинтезиращи растения тихомълком получават въглерод по този начин, но доказването на това се оказва изключително трудно.

Обикновено изследователите проследяват обогатяването с въглерод-13, за да установят подобен трансфер при растения от семейства като Орхидеи и Пиренови, които си партнират с определени гъби, при които сигналът е по-лесен за откриване.

Арбускуларните микоризни гъби, най-разпространеният вид микоризни гъби в света, представляват много по-труден случай.

Това е така, защото техните въглеродни изотопни сигнатури са склонни да приличат много на тези на техните растения гостоприемници, което прави всеки трансфер почти невидим при стандартни тестове.

Точно тази празнина се опитва да запълни новото проучване, използвайки Gentiana squarrosa като свой тестов обект.

Проследяване на въглерода с хитър трик

За да заобиколят обичайния проблем с откриването, изследователите изграждат своя експеримент около проста химическа особеност.

C4-растенията естествено съдържат повече въглерод-13 от C3-растенията. Като отглеждат Gentiana squarrosa заедно с един от двата типа растения, екипът е можел да проследи дали въглеродът действително се движи между тях през гъбичната мрежа.

„По-конкретно, ако се осъществява пренос на въглерод чрез арбускуларни микоризни връзки, съотношението на изотопа въглерод-13 трябва да бъде по-високо в разсада на G. squarrosa, отглеждан с C4-растение, отколкото в този, отглеждан с C3-растение“, обяснява водещият автор Масашиде Ямато от университета в Чиба.

За да проверят това, екипът отглежда разсад на Gentiana squarrosa заедно с C3 или C4 растения в специално изградена система от U-образни саксии.

Фина найлонова мрежа разделя корените на двете растения, така че те да не могат да се докосват физически.

Мрежата обаче позволява на гъбичния мицел да преминава свободно между тях, превръщайки гъбичния път в единствения възможен маршрут за обмен на въглерод.

Данните потвърждават теорията

Резултатите съвпадат с прогнозите на изследователите. Нивата на въглерод-13 в стъблата на Gentiana squarrosa се оказват значително по-високи при разсада, отглеждан заедно с C4-растение, в сравнение с този, отглеждан с C3-растение.

Това е ясен знак, че въглеродът се движи през споделената гъбична мрежа, а не по друг път.

Моделът не само потвърждава, че трансферът се случва. Сред растенията, отглеждани с C4-спътник, растежът на стъблата показва положителна връзка с нивата на въглерод-13. Това предполага, че въглеродът, получен чрез гъбичната мрежа, действително е помагал на растението да расте при тестваните условия.

Взети заедно, тези открития подкрепят тезата, че Gentiana squarrosa е частично микохетеротрофно растение – то разчита както на фотосинтеза, така и на гъбична симбиоза, за да задоволи нуждите си от въглерод, вместо да зависи единствено от слънчевата светлина, както се предполага за повечето зелени растения.

Нов инструмент за изучаване на растителните партньорства

Освен конкретното откритие, проучването предоставя и метод за многократна употреба. Ямато вижда реален потенциал в самата експериментална постановка.

„Разработената в това проучване експериментална система за отглеждане в U-образни саксии ще ни позволи да проверим наличието или отсъствието на пренос на въглерод между растенията чрез арбускуларни микоризни гъби при различни растителни видове“, казва той.

„Ако това се потвърди при различни видове растения, хифната мрежа може да не е просто път за усвояване на хранителни вещества, а да функционира и като място за „разпределение на енергия“, където въглеродните съединения се движат между растенията.“

Вместо да си представяме микоризните мрежи единствено като системи за доставка на хранителни вещества за отделни растения, това проучване предполага, че те може да функционират по-скоро като споделена подземна енергийна икономика.

С тестването на все повече растения с подобни методи, картината на подземния растителен живот може да става все по-необичайна и взаимосвързана, отколкото изглежда на пръв поглед.

Изследването е публикувано в списание „Mycorrhiza“.