Почвенная микрофлора помогает молодым деревьям приспособиться к нестандартным экологическим условиям.

Растениям волей-неволей приходится знакомиться с почвенной микрофлорой, и нередко это знакомство становится началом прекрасной дружбы. Самый известный пример — микориза, взаимовыгодное сотрудничество между грибами и деревьями. Грибы окутывают корни деревьев мицелиальным чехлом и даже врастают гифами прямо между клетками корня, снабжая растение минеральными веществами, которые иначе ему было бы очень трудно получить; в свою очередь от растения грибы получают питательную органику и фитогормоны. Но из микрофлоры в почве живут ведь не только грибы. От почвенных бактерий растениям тоже бывает ощутимая польза: мы как-то писали, что одни бактерии в прямом смысле помогают растениям качать воду из почвы, а другие помогают выдерживать жару.

(Фото: Emma Gossett / Unsplash.com) 

В экспериментах с бактериями, которые помогают выдерживать жару, это были симбионты, живущие прямо в корнях кустарника, который растёт в жарких странах. Бактерии от теплолюбивого кустарника подсаживали к пшеничным зёрнам, и пшеница, которая из них потом выросла, оказалась жароустойчивой — она выдерживала непривычное повышение температуры, цвела и давала урожай. В недавней статье в Science тоже говорится о том, что почвенная микрофлора помогает растениям справиться с экологическим стрессом, но немного в другом ключе. Сотрудники Университета Висконсина в Мадисоне пишут, что справиться с необычными экологическими условиями растениям помогает та микрофлора, которая сама до этого жила в непростых жизненных обстоятельствах. Исследователи экспериментировали с саженцами белого дуба и серебристого клёна. Как у всех живых организмов, у дуба и клёна есть свои климатические предпочтения, в том числе по температуре и осадкам. Но температура и влажность могут меняться в каком-то диапазоне. Семена клёна, например, может занести слишком сильно на север, так что они просто не выживут, но они могут оказаться и просто на северной границе ареала — здесь семена прорастут, однако выживать им будет не слишком комфортно.

Саженцы клёна и дуба сначала растили в теплицах, но землю для них брали с разных территорий с разными температурами и влажностью. То есть одни саженцы росли на земле, взятой оттуда, где жарко и одновременно много дождей, другие росли на земле, где сухо, но не жарко и не холодно, третьи — на земле с той самой северной границы ареала, где для дуба и клёна становится уже слишком свежо. В теплице же условия были тепличные: не жарко, не холодно, не сухо и не слишком влажно, а в самый раз.

Потом подросшие саженцы высаживали уже в естественную среду, причём на территории, отличающиеся климатическими условиями. И оказалось, что лучше всего на этих территориях растут саженцы, которые росли на соответствующей земле. То есть если саженец рос в теплице на земле, взятой из засушливого района, он потом хорошо рос в засушливом месте. То же самое происходило с саженцами, которых подращивали на земле, взятой из холодных или жарких районов. Стоит уточнить, что и в теплице, и потом, в «дикой природе», деревья росли на привычной им почве — на другой они бы не выжили, полупустынную землю подкладывать было бы бесполезно. Просто эта почва вместе со своей микрофлорой претерпевала разные экологические сложности.

В то же время речь идёт не о том, что симбиотическую бактерию, привыкшую жить в корнях тропического кустарника, пересадили на растение умеренных широт. Почвенная микрофлора одной и той же климатической зоны приспосабливается к климатическим аномалиям, которые случаются в границах этой зоны, и, приспособившись, помогает выживать деревьям, которые до сих пор ни с какими климатическими аномалиями не сталкивались.

Что именно происходит с микрофлорой, исследователи в точности пока не знают. На корнях саженцев, росших на почве из сухих районов, было больше видов микоризных грибов; у саженцев, которые росли на «холодной» земле, разнообразие микоризных грибов падало. Однако как изменения в разнообразии микоризы связаны с приспособляемостью молодых деревьев, и где тут причина, а где — следствие, ещё предстоит выяснить. Кроме того, как мы говорили в начале, кроме грибов, почвенную микрофлору составляют бактерии, археи и простейшие-эукариоты, и все они тоже могут влиять на самочувствие растения. Но если всё-таки выяснить, кто из них и как именно влияет на способность растений расти в неоптимальных условиях, то потом с помощью разных микроорганизмов можно будет целенаправленно адаптировать деревья и кусты к тому, чтобы они росли там, где нам нужно.