Учёные раскрыли, как грибы помогают орхидеям прорастать на гниющей древесине

Исследователи из Университета Кобе обнаружили, что грибы, разлагающие древесину, играют ключевую роль в прорастании семян орхидей, обеспечивая их углеродом. Это открытие заполняет пробел в понимании экологии диких орхидей и раскрывает важный поток углерода в экосистеме.

Проростки орхидеи Cremastra variabilis (белые), переплетённые с гифами грибов возле гниющей древесины. Credit: Kazuki Inui

Семена орхидей чрезвычайно малы и не содержат питательных веществ для роста молодого растения. Хотя известно, что взрослые растения полагаются на определённые грибы, формирующие структуры в их корнях, роль этих же грибов в прорастании семян до сих пор не была установлена.

«Изучение прорастания орхидей в природе — сложная задача. Трудоёмкие методы извлечения проростков из почги объясняют, почему большинство предыдущих исследований фокусировались только на корнях взрослых растений, где грибы легче отобрать», — поясняет эколог-эволюционист Кэндзи Суэцугу из Университета Кобе.

Во время полевых работ команда Суэцугу заметила странную закономерность. «Мы неоднократно находили проростки и взрослые растения с ювенильными корневыми структурами возле гниющих брёвен, а не разбросанными случайным образом по лесу. Эта повторяющаяся картина вдохновила нас проверить, могут ли грибы, разлагающие древесину, питать начало жизни орхидей», — говорит учёный.

В журнале Functional Ecology команда сообщает, что из семян четырёх модельных видов орхидей, которые они закопали в различных местах леса, прорастание наблюдалось только возле гниющих брёвен, и проростки почти исключительно ассоциировались с грибами-разрушителями древесины.

«Мы были поражены тем, насколько исключительными и последовательными были эти грибковые партнёрства. Существует почти идеальное совпадение между грибами, с которыми ассоциируются проростки данного вида орхидей, и грибами на взрослых растениях с коралловидными корневищами того же вида. Мы считаем, что растения без коралловидных корневищ переключаются на другие грибы по мере изменения их пищевых потребностей во время роста и истощения источника углерода от гниющих брёвен», — объясняет Суэцугу.

Среди родственников изученных орхидей есть много видов, которые независимо эволюционировали в сторону полной микогетеротрофии — они отказались от фотосинтеза и питаются грибами на протяжении всей жизни. «Склонность этих орхидей сохранять связь с грибами-разрушителями древесины во взрослой жизни, вероятно, способствовала эволюции их полной микогетеротрофии», — говорит Суэцугу.

«Для сохранения видов наши результаты означают, что защита орхидей в дикой природе неотделима от защиты мёртвой древесины и её грибов. Для экологических наук они раскрывают скрытый путь углерода от мёртвой древесины к зелёным растениям, объясняя, как проростки могут укореняться на тёмной лесной подстилке. И они показывают, что мёртвая древесина не мертва — это колыбель новой жизни», — добавляет учёный.

Исследование было профинансировано Японским агентством науки и технологий и Обществом содействия науке Японии.