W 1980 r. erupcja Mount St. Helens zdewastowała lokalne ekosystemy, ale eksperymentalne wprowadzenie susłów wykazało długoterminowy pozytywny wpływ na glebę i życie roślinne.
Naukowcy zaobserwowali, że susły, uważane za szkodniki, mogą regenerować niezbędne bakterie i grzyby, znacząco wspomagając regenerację roślin. Czterdzieści lat później ten jednodniowy eksperyment w dalszym ciągu przynosi korzyści, a na niektórych obszarach zaobserwowano dramatyczny wzrost różnorodności i odporności roślin dzięki utrzymującemu się wpływowi na zbiorowiska drobnoustrojów.
Erupcja Góry Św. Heleny
Kiedy w 1980 r. wybuchła góra St. Helens, lawa spaliła wszystkie żyjące istoty w promieniu wielu kilometrów. W ramach eksperymentalnych wysiłków mających pomóc w regeneracji ekosystemu naukowcy wprowadzili susły do spalonej góry na zaledwie 24 godziny. Wpływ tego jednego dnia okazał się znaczący i nadal widoczny 40 lat później.
Po ostygnięciu popiołu i gruzu naukowcy postawili hipotezę, że susły kopiąc i naruszając glebę, mogą wyprowadzić na powierzchnię pożyteczne bakterie i grzyby, potencjalnie pomagając w przywróceniu życia roślinnego i zwierzęcego. Dwa lata po erupcji wystawili tę teorię na próbę.
„Często uważa się je za szkodniki, ale pomyśleliśmy, że zabiorą starą ziemię, przeniosą ją na powierzchnię i tam nastąpi odrodzenie” – wyjaśnił Michael Allen z UC Riverside.
Długoterminowe skutki zaobserwowane w glebie
Mieli rację. Naukowcy nie spodziewali się jednak, że skutki tego krótkiego eksperymentu pozostaną widoczne w glebie dzisiaj, w 2024 r. Niedawna praca w Granice w mikrobiomach opisuje, jak obszary, na które wprowadzono susły, wykazują trwałe zmiany w zbiorowiskach grzybów i bakterii, w przeciwieństwie do pobliskich obszarów, na których nigdy nie dodano susłów.
„W latach 80. testowaliśmy po prostu reakcję krótkoterminową” – powiedział mikrobiolog z UCR Michael Allen. „Kto by przewidział, że można wrzucić susła na jeden dzień i zobaczyć efekt resztkowy 40 lat później?”
W 1983 roku James McMahon z Allen and Utah State University poleciał helikopterem w miejsce, gdzie lawa zamieniła ziemię w zapadające się płyty porowatego pumeksu. W tamtym czasie na tych płytach żyło zaledwie kilkanaście roślin, które nauczyły się żyć na tych płytach. Ptaki upuściły kilka nasion, ale powstałe sadzonki walczyły.
Po tym, jak naukowcy zrzucili na jeden dzień kilka lokalnych susłów na dwie działki pumeksowe, ziemia ponownie eksplodowała nowym życiem. Sześć lat po eksperymencie na poletkach susłów kwitło 40 000 roślin. Nietknięta ziemia pozostała w większości jałowa.
Rola drobnoustrojów w przetrwaniu roślin
Wszystko to było możliwe dzięki temu, co nie zawsze jest widoczne gołym okiem. Grzyby mikoryzowe wnikają do komórek korzeni roślin w celu wymiany składników odżywczych i zasobów. Mogą pomóc chronić rośliny przed patogenami w glebie, a co najważniejsze, dostarczając składników odżywczych w jałowych miejscach, pomagają roślinom zadomowić się i przetrwać.
„Z wyjątkiem kilku chwastów większość korzeni roślin nie jest wystarczająco wydajna, aby samodzielnie pozyskać wszystkie składniki odżywcze i wodę, których potrzebują. Grzyby transportują te substancje do rośliny i w zamian otrzymują węgiel niezbędny do własnego wzrostu” – powiedział Allen.
Badanie porównawcze: Starodrzewy a obszary zrębowe
Drugi aspekt tego badania dodatkowo podkreśla znaczenie tych drobnoustrojów dla odrodzenia się życia roślinnego po klęsce żywiołowej. Po jednej stronie góry rósł starodrzew. Popiół z wulkanu pokrył drzewa, zatrzymując promieniowanie słoneczne i powodując przegrzanie i odpadnięcie igieł sosny, świerku i daglezji. Naukowcy obawiali się, że utrata igieł spowoduje zapadnięcie się lasu.
To nie jest to, co się stało. „Drzewa te mają własne grzyby mikoryzowe, które pobierają składniki odżywcze z opuszczonych igieł i pomagają w szybkim odrastaniu drzew” – powiedziała mikrobiolog środowiskowy z UCR i współautorka artykułu Emma Aronson. „W niektórych miejscach drzewa wróciły niemal natychmiast. Nie wszystko umarło tak, jak wszyscy myśleli.”
Po drugiej stronie góry naukowcy odwiedzili las wycięty przed erupcją. Wyręby usunęły wszystkie drzewa na obszarze hektarów, więc naturalnie nie było już upuszczonych igieł, które mogłyby stanowić pokarm dla grzybów glebowych.
„Na obszarze zrębu nadal niewiele rośnie” – stwierdził Aronson. „To było szokujące, patrzeć na starą glebę leśną i porównywać ją z martwym obszarem”.
Uczenie się na odporności natury
Wyniki te podkreślają, jak wiele można się dowiedzieć na temat ratowania zagrożonych ekosystemów, stwierdziła główna autorka badania i mikolog z Uniwersytetu Connecticut, Mia Maltz, która w chwili rozpoczęcia badania była doktorantką w laboratorium Aronsona na UCR.
„Nie możemy ignorować współzależności wszystkich rzeczy w przyrodzie, zwłaszcza tych, których nie możemy zobaczyć, takich jak drobnoustroje i grzyby” – powiedział Maltz.
Odniesienie: „Struktura społeczności drobnoustrojów w odzyskiwaniu lasów Mount St. Helens” autor: Emma L. Aronson, Lela V. Andrews, Hannah Freund, Hannah Shulman, Rebecca R. Hernandez, Michala Phillips i Mia R. Maltz, 22 sierpnia 2024 r., Granice w mikrobiomach.
DOI: 10.3389/frmbi.2024.1399416
