土壤微生物可能正在调控树木迁移

微小的土壤生物可能决定树种向较凉爽环境迁徙的速度

随着气候变暖,一些树种向更凉爽、更适宜居住的栖息地转移,新的研究发现,土壤微生物可能在决定幼树可以迁移到哪里,以及它们到达后如何生存方面发挥着至关重要的作用。

就像人类的肠道和皮肤充满了微生物一样,植物和树木下面的土壤也包含着独特的微观生物,这些生物帮助树木吸收养分和水分。

一项发表在《自然生态与进化》杂志上的新研究发现,土壤生物群发挥的作用存在细微差别。在某些情况下,微小的真菌和细菌会限制后代生长的地方,但在海拔较高的地方——随着气候变暖,该物种正朝这个方向发展——一个不太强大的土壤微生物群似乎创造了幼树可以在高海拔地区茁壮成长的条件。


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田纳西大学诺克斯维尔分校副教授、该论文的合著者詹妮弗·施韦策(Jennifer Schweitzer)表示,森林管理者和自然资源保护主义者未来可能会考虑将树木的微观土壤生物考虑在内,因为它们可能决定物种向更凉爽环境迁徙的速度。

她说:“我们倾向于认为,决定森林在景观中的位置的因素主要由气候驱动,但这些数据表明,土壤和土壤微生物群落可能比我们过去认为的要重要得多。”

研究人员分析了基于常见杨树物种位置的土壤微生物群的差异。 狭叶杨,更广为人知的名字是棉白杨,广泛分布于北美,从干旱的亚利桑那州到加拿大落基山脉,从中海拔栖息地到 8,000 多英尺高的山峰都可见。

研究人员均来自田纳西大学诺克斯维尔分校的生态与进化生物学系,他们跋涉到落基山脉,采集了低海拔和高海拔地区棉白杨树下的土壤和幼苗。

他们发现,树木下面的土壤微生物群落根据棉白杨所在的位置而大相径庭。

回到实验室,该团队通过将低海拔地区的幼树移植到山上采集的土壤中,模拟了该物种向上移动的过程。

他们发现,对于位于山脚附近,位于其舒适范围中间的树木来说,它们的后代在它们父母下面的富含微生物的土壤中附近茁壮成长。

但是,对于海拔较高的树木,研究人员发现,当它们进一步向上移动时,后代表现得更好。

施韦策说:“这创造了后代继续向上移动的条件,种群将会分裂。”

她说,如果棉白杨物种变得支离破碎,气候继续变暖,较低海拔的棉白杨可能会发现自己被困住了。

施韦策说,在较高海拔地区种植来自有利地区的土壤的棉白杨可以帮助树木成功生长,并在气候变化时保持森林完整。

她说:“即使在同一个物种内,树木也会有所不同,它们的微生物也会有所不同,而且当物种应对气候变化时,它们的微生物可能会有所帮助或阻碍。” “这些与微生物的积极和消极相互作用可能会真正改变种群的破碎模式。”

荷兰生态研究所陆地生态学系主任维姆·范德普滕(Wim van der Putten)赞扬了研究人员的工作,并表示这是他第一次看到一个实验,其中使用移植来测试当物种移动到通常由该物种种群中基因不同的部分所殖民的不同区域时会如何反应。

“微生物是一个非常多样化的生物群体。 有好的种类,坏的种类,好的和坏的种类之间的相互作用决定了该物种最终是从范围转移中受益还是遭受损失,” 与该研究无关的范德普滕说。 “如果你移出你的敌人的范围,你可能会受益,但如果你离开共生体和分解者,这可能会使它们更难建立。”

维拉诺瓦大学生物系副教授萨曼莎·查普曼指出,关于特定细菌群如何与植物物种相互作用的科学理解仍处于起步阶段。

她说,这项研究强调了土壤细菌如何调解物种向上移动的范围,这在气候变暖的情况下尤为重要。

查普曼说:“他们发现的新颖之处在于,他们正在研究植物尚未到达但可能到达的区域。”

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