E. Toby Kiers bar sällan skor som barn. Hon älskade känslan av jord mellan tårna. “Jag har alltid känt att något låg där under, något hemligt och dolt”, säger hon.
Nu, som vuxen, avslöjar hon den där dolda världen. Det är ett trassligt nätverk av svampar och växtrötter. De handlar alla med resurser och till och med meddelanden. Folk går över det här nätverket hela tiden utan att ens inse att det finns där. Men att förstå dess mysterier kan hjälpa oss att bättre hantera jordens föränderliga klimat.
“Det är i stort sett den sista gränsen för att förstå hur vår planet fungerar”, säger Kiers. Hon studerar svampnätverk som evolutionsbiolog vid Free University Amsterdam. Det är i Nederländerna.
Det här är honungssvampens svampar. Dess underjordiska mycel kan växa till enorma storlekar. En individ som bor i Michigan är runt 2 500 år gammal och har mycel så tung som tre blåvalar!Dan Molter (shroomydan) kl. Mushroom Observer/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)
När du tänker på svamp kan du tänka på svamp. Men svamparna som dyker upp ovan jord är tillfälliga. Huvuddelen av en typisk skogssvamp förblir under jorden. Det är ett stort, förgrenat nätverk av mycket tunna, trådliknande strukturer som kallas mycel (My-SEE-lee-uh). På bara en tesked jord kan det finnas tillräckligt med dessa trådar för att sträcka sig över 10 kilometer (6,2 miles), skriver Merlin Sheldrake i sin bok från 2020, Entangled Life.
Alla svampar behöver kol för att växa. Svampar som bildar nätverk kan livnära sig på kolet i ruttnande trä eller dött växtmaterial. Eller så kan de bilda relationer med levande växter. Vissa svampnätverk växer runt rotspetsar, som små strumpor. Dessa är kända som EM, förkortning för ectomycorrhizae (EK-toh-my-koh-RYE-zee). Andra växer in i växtrötternas celler. Kända som AM, de har ett ännu längre namn: arbuscular mycorrhizae (Ar-BUS-kew-lur MY-koh-RYE-zee).
Växter får kol från fotosyntes. Men för att växa behöver de också kväve och fosfor. Mycel kan sträcka sig längre än rötter för att hitta dessa näringsämnen. Så svampar och växter handlar regelbundet med varandra för att få vad de behöver. Nästan alla växter i världen delar resurser genom ett nätverk av mycel. Oftast ger växter kol och tar emot kväve och fosfor. Men mycel distribuerar också kol bland växter och bär meddelanden mellan dem. Det är nästan som internet eller ett motorvägssystem.
Suzanne Simard är skogsekolog i Kanada vid University of British Columbia i Vancouver. Hon var den första som visade att träd kunde utbyta kol genom svampnätverk i en naturlig miljö. En nyhetsrapport från 1997 om det arbetet kallade detta “wood wide web”. (Det är en pjäs på “world wide web”, ett tidigt namn på internet.) Detta är dock inte en perfekt metafor, eftersom ett svampsystem lever och har sin egen agenda. Men hennes arbete öppnade människors ögon för det faktum att en skog är ett starkt sammankopplat ekosystem.
Hur växer och utforskar nätverk av mycel? Hur förbinder de sig med växter? Och kan deras kunskaper om koldioxidhandel hjälpa oss att hantera klimatförändringarna? Forskare har precis börjat hitta svar.
Denna fantastiskt vackra animation avslöjar hur svampnätverk växer under jorden. E. Toby Kiers team skapade videon med hjälp av data som fångats när ett verkligt nätverk växte i labbet.
C. Biost/L. Galvez/S. Spacal
Minne utan hjärna
En svamp är inte en växt. Det är inte heller ett djur. Det tillhör sitt eget taxonomiska kungarike. Även om svampar förblir på ett ställe som växter, kan mycel känna och utforska sin värld. Sheldrake skriver, “Mycelium är en levande, växande undersökning.” Föreställ dig om du kunde dela din kropp i två, vardera sida går genom en annan dörr samtidigt, och så småningom återförenas med dig själv. Mycel gör detta. De växer åt många håll på jakt efter mat. Misslyckade satsningar dör ut medan framgångsrika tjocknar och förgrenar sig ytterligare. Mycel har ingen hjärna. Ändå slåss de med andra svampar och med djur som betar på dem. De verkar till och med ha en grundläggande form av minne, enligt ny forskning av Yu Fukasawa och Lynne Boddy.
Vid Cardiff University i Storbritannien studerar Boddy svampar som bryter ner saker som trä och döda saker. växter. På 1980-talet visade hon hur ett svampnätverk söker efter mat och sedan ombildar sig efter att det hittat något smaskigt. Förra året testade Fukasawa och Boddy minnet av en typisk svamp som gillar att frossa i ved. De placerade träblock som innehöll denna svamp på brickor med jord. Sedan lät de svampen utforska tills den hittade ett närliggande block av svampfritt trä.
Därefter lyfte forskarna ut det ursprungliga blocket och rakade försiktigt bort varje bit av mycel som växte från det. De placerade den i en ny bricka, utan något nytt träblock att upptäcka. När mycelet i blocket började växa igen skickade de ut extra trådar från sidan som hade vänt mot maten tidigare. “Vi gjorde det här på många olika brickor och med många olika storlekar på träklossar”, säger Boddy. “Du får nästan alltid mycket mer tillväxt på den sida där den nya matresursen hade varit.”
Svampen hade på något sätt kommit ihåg vilken del av sig själv som hade vänt mot mat tidigare. Så det skickade ut mer tillväxt i den riktningen. Boddy tror att ju fler forskare letar, desto fler exempel på svampminne kommer de att hitta.
Detta är inte en svamp. Monotropa uniflora, ofta kallad spökrör, är en växt som inte kan göra sin egen mat från fotosyntes. Den tar bort underjordiska mycel för allt kol den behöver. Mycelet får det kolet från andra växter i skogen.
egschiller/iStock/Getty Images Plus
Hamstring och handel
En svamp att nätverk med levande växter inte frossar på dem för att få det kol de behöver. Det handlar. Kiers team i Amsterdam har studerat hur detta fungerar i AM-nätverk. Det är de som växer inuti plantans rotceller. Dessa mycel flyttar regelbundet näringsämnen genom jorden. Och de tycks göra det med en bytesförsäljares listighet.
Det är inte lätt att se handla inuti de där mikroskopiska trådarna under marken. Så forskarna utvecklade ett sätt att sätta en kemisk märkning på fosfor. De lade till små prickar som lyser när ultraviolett ljus träffar dem. De kan få dessa prickar att lysa i olika färger. Detta låter dem se hur fosfor rör sig genom ett nätverk.
I en studie från 2019 odlade Kiers team mycel och morotsrötter i små rätter. Vissa regioner i varje maträtt var rika på näringsämnet fosfor. Andra områden hade lite av detta gödselmedel. Svampen flyttade fosfor från det rika området till det fattiga området. Kiers tror att detta händer eftersom växter som växer i ett näringsfattigt område inte kan få fosfor på egen hand genom sina rötter. Så jämfört med växter som växer i ett näringsrikt område kommer de på en näringsfattig plats att byta ut mer kol till mycelet mot fosfor.
2020 visade Kiers att mycel också kommer att hamstra näringsämnen när de finns det gott om. Detta gör dessa näringsämnen tillfälligt otillgängliga för plantrötter. Sedan, “växter måste betala mer kol för att få till det”, säger Kiers.
“Det verkar som utomjordingar”, säger E. Toby Kiers. Faktum är att den här videon visar näringsämnen som rör sig genom ett underjordiskt nätverk av trådliknande svampar. Liknande nätverk länkar samman växter och stödjer ekosystem över hela världen.
Osynliga meddelanden
Mycel handlar inte bara med växter. De bär också sina budskap. Växter kan verka som om de sitter där och gör ingenting. Faktum är att de ständigt chattar sinsemellan med hjälp av kemikalier. “Allt som gör att växter luktar gott eller har en smak, det är sådant som växter gör”, säger Kathryn Morris. Och de gör det mest troligt för att döda andra saker, som insekter eller sjukdomsframkallande mikrober, säger hon. Eller så kan de göra det som en signal. Morris är biolog vid Xavier University i Cincinnati, Ohio.
Växter kan sända doftmeddelanden genom luften. Men de skickar också en del genom jorden. Tänk på när bladlöss angriper en bondbönväxt. Den belägrade växten spränger ut kemikalier som lockar getingar att äta upp bladlössen. En studie från 2013 visade att en bondbönsväxt som inte är under attack – men som kopplar in sig i samma svampnätverk som en som är – också kommer att skicka ut dessa varningar. Detta händer även när forskare separerar växterna med plastbarriärer så att de inte kan upptäcka signaler som flyter genom luften. Detta tyder på att växterna måste skicka meddelanden under jorden.
Det kan verka som att växten i trubbel hjälper sin granne. Men kanske inte. Växten som ännu inte har attackerats kan avlyssna för att upptäcka när den behöver vidta åtgärder och skydda sig själv. Eller så kanske svampnätverket bär dessa budskap eftersom detta hjälper överlevnaden för alla växter som det är beroende av för kol.
Morris forskning med AM-nätverk har visat att växternas kemiska signaler når mycket längre genom jord om mycel finns där än när de inte är det. Det hon vill veta nu är hur det här går till. Hur sänder mycelet meddelanden? “Vi vet verkligen inte,” säger Morris. Hennes team arbetar på en metod som kommer att upptäcka var kemikalier finns och hur de rör sig genom svampnätverk.
Smaskigt kol
För en svamp är hela poängen med att nätverka med växter att få det kol den behöver för att växa. Växter får sitt kol från atmosfären. De tar upp koldioxidgas under fotosyntesen. Sedan förvandlar de det till kolbaserat socker som de använder för att odla. Längs vägen kommer dessa växter att byta ut en del av sina sockerarter med svampar.
Jordklotet värms upp, delvis på grund av alla växthusgaser som mänskliga aktiviteter spyr ut i luften när vi driver våra bilar , elproduktionsanläggningar, elektronik och andra maskiner. Koldioxid är den vanligaste växthusgasen. Som du kanske redan vet kan plantering av träd och förbättra skogens hälsa hjälpa till att suga ut extra koldioxid ur luften.
EM-svampar bildar luddiga “strumpor” runt växtrötterna. Du kan ibland se dem om du tittar noga på rötter (se övre bilden). Andy Taylor
Men alla skogar gör inte lika arbete när det gäller att bekämpa klimatförändringarna. Typerna av träd och vilka typer av svampar som dessa träd kommunicerar med kan göra stor skillnad för hur mycket kol en skog tar upp.
AM svampnätverk som Kiers och Morris studerar är de överlägset mest vanlig typ i världen. “De är uråldriga”, säger Kabir Peay. Han är biolog vid Stanford University i Kalifornien. Dessa nätverk utvecklades för cirka 500 miljoner år sedan. Mycelet i dem tenderar att nätverka med bara ett eller några få träd eller andra växter åt gången.
EM-nätverk — den typ som bildar små strumpor runt växtrötter — är nyare. Vissa EM-svampar kan bryta ner död ved eller växter eller nätverka med levande växter. EM-nät tenderar att vara större och mer sammankopplade än AM-typerna. Träd tycker också att de är “dyrare”, säger Peay. Med det menar han att de tar ut högre priser för träd för näringsämnen. För att göra dessa betalningar tenderar träd som handlar med EM-mycel att absorbera mer kol från luften, säger Peay.
Ny laboratorieforskning tittade på hur mycket kol europeiska bokträd tar upp när de är anslutna till en EM nätverk. Bruna Imai är doktorand i mikrobiologi vid universitetet i Wien i Österrike. Efter att ha vågat sig in i en närliggande skog för att samla trädplantor, satte hon upp par av babyträd i hennes labb. Hon lät ett EM-nätverk växa för att koppla ihop några par. Hon hindrade andra par från att koppla ihop sig.
För att mäta mängden kol som träden absorberade under experimentet, exponerade hon dem för en speciell form av kol som inte är vanlig i naturen. Hon fann att växter som var anslutna till ett svampnät tog in nästan dubbelt så mycket koldioxid som växter som inte var anslutna till något nätverk. Detta tyder på att dessa svampnätverk kan spela en roll för att bromsa klimatförändringarna.
En världskarta över svampar
Svampnätverk kan vara en viktig allierad i kampen mot klimatförändringarna. “Det är målet”, säger Kiers. Men först måste forskarna lära sig mer om den komplexa delning av resurser och budskap under fötterna. Biljoner små maskar, amöbor och mikrober lever i jorden. Hundratusentals svamparter lever där också. Alla dessa arter interagerar med växter och flyttar runt kol. Och de gör detta “på sätt som vi inte helt förstår just nu”, säger Peay på Stanford.
Explainer : Vad är en datormodell?
Forskare behöver också kartlägga svampnätverk. 2019 beslutade Peay och hans team att börja med detta. En annan grupp hade redan gjort en global trädundersökning. Den hade räknat 3 biljoner träd. Dessa data kom från hundratals forskare som gick ut i skogar för att identifiera individuella träd och uppskatta deras totala över hela planeten.
Peays team skrev ett datorprogram som tittade på blandningen av trädarter som räknades ihop och klimatet i varje skog. Sedan avgjorde det vilken typ av svampnätverk som med största sannolikhet skulle trivas där. Resultatet var den första världskartan som visar var EM- och AM-svampnätverk troligen dominerar. AM-nätverk tenderar att föredra varma, tropiska områden. EM-nätverk föredrar kallare skogar.
En tallskog (vänster) är värd för huvudsakligen EM-svampnätverk medan en tropisk skog (höger) mestadels är värd för AM-nätverk. EM-svampnätverk kan lagra större mängder kol. Men båda skogstyperna lagrar mer kol än jord i en stad, gård eller betesmark.Kabir Peay
När jordens klimat värms upp kan skogar fyllda med AM-svampar ta över områden som för närvarande är fyllda med EM-svampar. Då skulle de skogarna fånga upp ännu mindre koldioxid än vad de gör nu. Peay säger att många EM-skogar redan är på gränsen till denna typ av omvandling. Dessutom hamnar det mesta av mark som används för jordbruk och bete med dålig jord som saknar hälsosamma svampnätverk. Det slutar med att det släpper ut kol snarare än att fånga det.
Peays studie bekräftade inte direkt förekomsten av särskilda typer av svampnätverk under jorden över hela världen. 2021 lanserade Kiers en ny organisation som heter SPUN (The Society for the Protection of Underground Networks) för att ta nästa steg. Hon kallar det “en underjordisk klimatrörelse.”
Dess mål är att skydda svampnätverk och använda dem för att hjälpa till att läka ekosystem. Det driver också en ungdomsgrupp som heter SPUN Youth (@spun.youth på Instagram och TikTok). Så småningom kommer tonåringar att kunna engagera sig. De kommer att bli ombedda att hjälpa till att identifiera svampnätverk i naturområdena nära deras hem.
När naturskyddet bara fokuserar på växter och djur ovan marken, säger Kiers, saknar vi hälften. av bilden. “Det finns ekosystem som inte räddas eftersom vi inte kan se dem”, säger hon.
Hon hoppas att när människor lär sig mer om den levande världen under våra fötter, kommer de att bry sig mer om att skydda svamparter som hjälper träd, växter och till och med människor att trivas.
Leave a Reply