Η σημασία των εκτομυκορριζών στην ευρωστία και διατήρηση των δασικών οικοσυστημάτων

Βασίλειος Καουνάς,
Πυροσβέστης-Δασοπόνος
Μέλος των Μανιταρόφιλων Ελλάδας

Οι μυκορριζικοί μύκητες είναι μια ομάδα μυκήτων του εδάφους που σχηματίζουν συμβιωτικές σχέσεις με τα φυτά. Σχεδόν όλα τα φυτά σχηματίζουν συμβιωτικές σχέσεις με μυκορριζικούς μύκητες. Αυτές οι συσχετίσεις έχουν διαμορφώσει τη ζωή στη γη για περισσότερα από 475 εκατομμύρια χρόνια.

Εκείνες οι δομές που δημιουργούνται από την συμβίωση των μυκήτων με το ριζικό σύστημα φυτικών οργανισμών ονομάζονται μυκόρριζες. Διακρίνονται σε δύο κυρίαρχους τύπους, ανάλογα με τον τρόπο που οι υφές του μύκητα και τα κύτταρα της ρίζας αλληλεπιδρούν. Στις εκτομυκόρριζες και τις ενδομυκόρριζες.

Εκτομυκόρριζες: Οι υφές του μύκητα δημιουργούν ένα μυκηλιακό κάλυμμα γύρω από το ακροριζίδιο και συχνά εισέρχονται ανάμεσα στα φυτικά κύτταρα του φλοιού σχηματίζοντας ένα δίκτυο από πυκνές υφές («πλέγμα του Hartig»). Οι εκτομυκόρριζες συνήθως απαντούν σε πεύκα, έλατα, δρυς, οξιές, λεύκες, σημύδες, καστανιές και άλλα δέντρα.

Ενδομυκόρριζες: Οι μύκητες κυρίως αναπτύσσονται εντός των κυττάρων του φλοιού της ρίζας και δεν σχηματίζουν εξωτερικό περίβλημα υφών. Θεωρούνται πως προϋπήρχαν των φυτών στην στεριά και πως η επιτυχημένη μετάβαση των φυτών από τη θάλασσα στην στεριά ίσως οφείλεται στην συμβιωτική σχέση που ανέπτυξαν μαζί τους, καθώς απέκτησαν πρόσβαση στα θρεπτικά στοιχεία του εδάφους.

Τα εδάφη είναι μερικά από τα πιο περίπλοκα οικοσυστήματα στη Γη και οι μύκητες που βρίσκονται εκεί πρέπει να συναλλάσσονται για να επιβιώσουν. Τα ζώα βασίζονται σε ένα κεντρικό νευρικό σύστημα για να λαμβάνουν αποφάσεις, ενώ οι μύκητες αξιολογούν το περιβάλλον χωρίς εγκέφαλο. Πρώτον, πρέπει να αναζητούν θρεπτικά συστατικά στο έδαφος (όπως φώσφορο και άζωτο). Δεύτερον, πρέπει να ανταλλάξουν αυτά τα θρεπτικά συστατικά με ενώσεις άνθρακα (όπως σάκχαρα και λίπη). Για να γίνει αυτό, οι μυκορριζικοί μύκητες έχουν εξελίξει στρατηγικές και μπορούν να κάνουν διακρίσεις μεταξύ των φυτών που συνεργάζονται, ανταλλάσσοντας περισσότερους πόρους με τα φυτά που τους παρέχουν περισσότερο άνθρακα. Οι μύκητες αυτοί μπορούν να επωφεληθούν από τις διαφορές στις ποσότητες των θρεπτικών ουσιών σε μία περιοχή, μεταξύ των πολύπλοκων δικτύων τους, μεταφέροντας πόρους εκεί όπου κερδίζουν καλύτερη προσφορά από τα φυτά. Μελετήθηκε το φαινόμενο, οι μυκορριζικοί μύκητες να μεταφέρουν τον φώσφορο σε περιοχές σπανιότητας, όπου είχε μεγαλύτερη ζήτηση και, ως εκ τούτου, δέσμευσαν μεγαλύτερες ποσότητες άνθρακα. Στις εκτομυκόρριζες δεν υπάρχουν ριζικά τριχίδια, τα οποία είναι υπεύθυνα για την πρόσληψη νερού και ανόργανων θρεπτικών στοιχείων από το εδαφικό περιβάλλον, έτσι ο μύκητας αναλαμβάνει την τροφοδοσία των ριζών με νερό και τις απαραίτητες ανόργανες ενώσεις και στοιχεία.

Η συνεργασία φυτών-μυκήτων βοηθά στη μείωση κατά 90% στα επίπεδα CO2 της ατμόσφαιρας. Σήμερα μας είναι γνωστό πως στο 80-90% όλων των φυτικών ειδών σχηματίζεται συμβίωση με μυκορριζικούς μύκητες. Αυτοί οι μύκητες αναπτύσσονται σε μεγάλα δίκτυα σωληνοειδών κυττάρων, γνωστών ως μυκήλιο (τα μεμονωμένα κύτταρα ονομάζονται υφές), τα οποία αναζητούν θρεπτικά συστατικά στο έδαφος και τα ανταλλάσσουν με τους φυτικούς εταίρους τους. Ένα μόνο γραμμάριο χώματος μπορεί να περιέχει έως και 90 μέτρα μυκήλιο. Το συνολικό μήκος του μυκορριζικού μυκηλίου στα δέκα κορυφαία εκατοστά του εδάφους είναι περίπου 450 τετρασεκατομμύρια χιλιόμετρα: περίπου το μισό πλάτος του γαλαξία μας. Το μυκήλιο σχηματίζει ένα κολλώδες ζωντανό πλέγμα που παρέχει στο έδαφος μεγάλο μέρος της δομής του. Οι μυκορριζικοί μύκητες δεν παρέχουν στα φυτά μόνο θρεπτικά συστατικά. Τα προστατεύουν από τα παθογόνα, βοηθούν στην πρόσληψη του νερού και συμβάλουν στην ανοχή από τα βαρέα μέταλλα.

Εικόνα 1. Σχηματική αναπαράσταση εκτομυκορριζών και ενδομυκορριζών.
Πηγή: https://www.science.org

Τα φυτά μπορούν να προετοιμαστούν από επίθεση εντόμων συλλέγοντας ενδείξεις που ταξιδεύουν μέσα από τα κοινά δίκτυα μυκόρριζων. Με αυτή την έννοια, τα φυτά χρησιμοποιούν το δίκτυο των μυκήτων για να «κρυφακούσουν» τους γείτονές τους. Η «κοινωνική δικτύωση» των φυτών μέσω των μυκορριζικών συνδέσεων μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον για να συμβάλει στη βελτίωση της διαχείρισης των δασών και των καλλιεργειών στα γεωργικά συστήματα.

Αυτά τα δίκτυα βοηθούν στη διανομή θρεπτικών ουσιών στα οικοσυστήματα. Οι οργανισμοί, όπως τα βακτήρια, χρησιμοποιούν επίσης αυτά τα δίκτυα για μεταφορά, επιτρέποντάς τα να ταξιδεύουν μεταξύ διαφορετικών ριζών.

Τα δίκτυα των μυκήτων ενσωματώνουν μια σύνθετη σειρά χημικών, φυσικών και περιβαλλοντικών ερεθισμάτων. Μπορούν ακόμα να χρησιμεύσουν και ως φυσικός αγωγός ηλεκτρικών παλμών. Πρέπει συνεχώς να αναδιαμορφώνονται, στέλνοντας άνθρακα σε αναπτυσσόμενες άκρες τους για τη δημιουργία νέων οδών και να συλλέγουν θρεπτικά συστατικά, όπως φώσφορο και άζωτο, για να στείλουν στις ρίζες των φυτών. Μεσολαβούν τόσο σε συνεργατικές όσο και ανταγωνιστικές σχέσεις μεταξύ των φυτών και βοηθούν στην προστασία των φυτών από παράσιτα και παθογόνα. Οι επιστήμονες μελετούν τα περίπλοκα μοτίβα ροής μέσα σε δίκτυα μυκήτων για να ανακαλύψουν πώς μπορούμε να εκμεταλλευτούμε καλύτερα τη δύναμη των συσχετισμών μυκόρριζων για την αποθήκευση άνθρακα και την υποστήριξη της υγείας των οικοσυστημάτων.

Φώτο 1. Εκτομυκόρριζα του είδους Hysterangium pompholyx σε ρίζα Οξιάς στη Ζαγορά Πηλίου. Β. Καουνάς.

Οι εκτομυκόρριζες αποτελούνται από περίπου 5.000 είδη και επηρεάζουν μαζί με τα συνδεόμενα βακτήρια τους, πολύ τα δασικά οικοσυστήματα. Μεσολαβώντας στην πρόσληψη θρεπτικών ουσιών και νερού, προστατεύοντας τις ρίζες από παθογόνα και διατηρώντας την δομή του εδάφους. Αποικίζουν τις ρίζες, τροποποιούν το χρώμα, το σχήμα και τη λειτουργία της ρίζας και συχνά χαρακτηρίζονται από εκτεταμένη ανάπτυξη εξωτερικής υφής. Η ποικιλομορφία των εκτομυκορριζών πιθανότατα βοηθά στην ανθεκτικότητα του δασικού οικοσυστήματος και τους μεταβαλλόμενους περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η ρύπανση και η παγκόσμια κλιματική αλλαγή. Πολλοί από τους μύκητες αυτούς παράγουν εδώδιμα μανιτάρια, με μεγάλη εμπορική αξία. Σε πολλές περιοχές της Ευρώπης, έχει παρατηρηθεί πως μεγάλο ποσοστό των εκτομυκορριζών είναι σε παρακμή ή απειλείται. Οι διάφοροι ατμοσφαιρικοί ρύποι έχουν σοβαρές άμεσες επιπτώσεις, καθώς γίνεται οξίνιση και νιτροποίηση των εδαφών και έμμεσες επιπτώσεις με τη μείωση της ζωτικότητας των δέντρων ξενιστών που εξαρτώνται από αυτούς τους μύκητες.

Φώτο 2. Μυκηλιακές υφές του μύκητα Hysterangium cistophilum σε δάσος Χαλεπίου, κάτω από Cistus monspeliensis, στη Νέα Μάκρη Αττικής. Β. Καουνάς.

Ένα από τα είδη δασών που ευνοούν τον σχηματισμό μυκορριζών, είναι τα δρυοδάση, καθώς όλες οι δρυς είναι ικανές να σχηματίσουν συμβιωτική εκτομυκορριζική σχέση με πολλούς μύκητες, και αυτός είναι ο λόγος που τα δρυοδάση είναι τόσο πλούσια σε αριθμό ειδών αλλά και ποσοτήτων εδώδιμων μανιταριών. Εκτομυκορριζικοί μύκητες μπορεί να περιορίζονται σε λίγα είδη, ακόμα και σε ένα μοναδικό είδος φυτού ξενιστή.

Βιβλιογραφία:

Δασκαλόπουλος Χ. Βασίλειος. Βιοποικιλότητα μακρομυκήτων που σχηματίζουν εκτομυκόρριζες με φυτά των γενών Pinus και Cistus σε παραθαλάσσια ενδιαιτήματα. Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Τμήμα επιστήμης φυτικής παραγωγής. Εργαστήριο γενικής και γεωργικής μικροβιολογίας. Πρόγραμμα μεταπτυχιακών σπουδών «Αγρό‐Βιοτεχνολογία φυτών και μικροοραγνισμών γεωργικής σημασίας». Μεταπτυχιακή διατριβή. 2017.

Amaranthus Michael P.. The Importance and Conservation of Ectomycorrhizal Fungal Diversity in Forest Ecosystems: Lessons From Europe and the Pacific Northwest. United States Department of Agriculture Forest Service Pacific Northwest Research Station General Technical Report. 1998.

Barto, E.K. et al. “Fungal superhighways: Do common mycorrhizal networks enhance below ground communication?” Trends Plant Sci. 17, 633–637 (2012).

Birch, J.D. “Beyond seedlings: Ectomycorrhizal fungal networks and growth of mature Pseudotsuga menziesii. J. of Ecol. 109, 806-818 (2021).

Courty Pierre-Emmanuel, Buée Marc, Abdala Gamby Diedhiou,  Frey-Klett Pascale, Le Tacon François,  Rineau François,  Turpault Marie-Pierre,  Uroz Stéphane,  Garbaye Jean. The role of ectomycorrhizal communities in forest ecosystem processes: New perspectives and emerging concepts. Soil Biology and Biochemistry. Volume 42, Issue 5. Pages 679-698. 2010.

File, A. et al. “Plant Kin Recognition Enhances Abundance of Symbiotic Microbial Partner.” PLoS One 7(9): e45648 (2012).

Frew, A. et al. “Plant herbivore protection by arbuscular mycorrhizas: A role for fungal diversity?” New Phytol. (2021).

Klein, T. “Belowground carbon trade among tall trees in a temperate forest.” Science 352, 342–344 (2016).

Johnson, D. & Gilbert, L. “Interplant signalling through hyphal networks.” New Phytol. 205, 1448–1453 (2015).

Rimington, W.R. et al. “The distribution and evolution of fungal symbioses in ancient lineages of land plants.” Mycorrhiza 30, 23–49 (2020)Strullu-Derrien, C. et al. “The origin and evolution of mycorrhizal symbioses: from palaeomycology to phylogenomics.” New Phytol. 220, 1012–1030 (2018).

Sharifi, R. & Ryu, C. “Social networking in crop plants: Wired and wireless cross-plant communications.” Plant. Cell Environ. 44, 1095–1110 (2021).

Simard S. “Mycorrhizal networks facilitate tree communication, learning, and memory.”
Memory and Learning in Plants, 191-21 (2018).

Song, Y.Y. et al. “Defoliation of interior Douglas-fir elicits carbon transfer and stress signalling to ponderosa pine neighbors through ectomycorrhizal networks.” Sci. Reports 5, 8495 (2015).

Tedersoo, L. et al. “How mycorrhizal associations drive plant population and community biology” Science 36 (2020).



ΚατηγορίεςΔασικά Οικοσυστήματα, Δασικά Προϊόντα

Tags: , , , , , ,

Απάντηση

Αρέσει σε %d bloggers: