Tin tức Vũ trụ TV

Cách nấm đất phản ứng với cháy rừng

Ngày:
Th12 12, 2020
Tóm lược:

Khi đám cháy rừng quét qua Vịnh Bắc vào năm 2017, một sinh viên tốt nghiệp đã nhìn thấy một cơ hội duy nhất để nghiên cứu xem lửa ảnh hưởng như thế nào đến đối tượng nghiên cứu của mình: nấm đất.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Sau vụ cháy ở Vịnh Bắc 2017, những ngọn đồi vàng ở Santa Rosa, California, không thể nhận ra. Khói nghi ngút, cây khô héo và bị chôn vùi dưới lớp tro, cảnh vật hiện ra hoang tàn, để dành cho một số cây sồi đen kịt – nhưng vẫn còn sống. Đối với sinh viên tốt nghiệp Đại học Stanford, Gabriel Smith, có gia đình sống ở Santa Rosa, sự tàn phá này thật đau lòng, nhưng nó cũng mang lại một cơ hội khoa học duy nhất: một thí nghiệm tự nhiên về tác động của cháy rừng đối với các vi sinh vật sống dạng nấm trong đất, mà Smith nghiên cứu.

Cây sồi và cây thường xanh trong Khu bảo tồn và Công viên Vùng núi Hood ở Santa Rosa vào tháng 8 năm 2019. (Tín dụng hình ảnh: Gabriella Selva)
Cây sồi và cây thường xanh trong Khu bảo tồn và Công viên Vùng núi Hood ở Santa Rosa vào tháng 8 năm 2019.
(Tín dụng hình ảnh: Gabriella Selva)

Vì vậy, Smith và mẹ đã dành kỳ nghỉ đông của mình để thu thập các mẫu đất từ ​​những khu vực bị cháy gần cây cối ở Công viên Tiểu bang Trione-Annadel ở Santa Rosa và Khu bảo tồn và Công viên Vùng núi Hood. Để so sánh, họ cũng thu thập các mẫu từ các vị trí chưa cháy.

Smith, một thành viên của nhóm nghiên cứu phòng thí nghiệm của Kabir Peay, phó giáo sư sinh học tại Trường Khoa học và Nhân văn cho biết: “Tôi muốn biết làm thế nào mà những hệ sinh thái nhìn bên ngoài trông rất cháy và bị phá hủy này lại bị ảnh hưởng ở mức độ không quá rõ ràng – những loại nấm đất mà tôi nghiên cứu. Hầu hết mọi người biết đến nấm đất qua quả của chúng – nấm – nhưng còn nhiều điều hơn thế nữa đối với những sinh vật này, cả về mặt vật chất và chức năng. Hoạt động cùng với rễ cây và các vi sinh vật khác sống trong đất, nấm đất đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái của chúng, bao gồm giúp cây cối phát triển và hỗ trợ quá trình phân hủy.

Nghiên cứu được xuất bản ngày 9 tháng 12 trên tạp chí Molecular Ecology, tập trung vào hai hệ sinh thái trong các công viên này, rừng sồi và rừng hỗn giao thường xanh. Đúng như dự đoán của các nhà nghiên cứu, việc phân tích hàng chục mẫu đất cho thấy, trong số các khu vực chưa bị đốt cháy, các hệ sinh thái chứa một hỗn hợp các loại nấm đất khác nhau. Phân tích cũng chỉ ra rằng, khi so sánh các khu vực bị đốt cháy và không bị đốt cháy, quần xã nấm đất trong rừng sồi ít bị thay đổi bởi đám cháy hơn so với các khu vực rừng thường xanh. Điều này phù hợp với thực tế là rừng sồi phụ thuộc vào lửa thường xuyên để phát triển, trong khi rừng thường xanh ít phụ thuộc vào lửa để tồn tại. Các nhà nghiên cứu đã tiếp tục công việc này bằng cách trồng cây con vào một số mẫu đất – những kết quả đó sẽ được trình bày chi tiết trong một bài báo trong tương lai. Họ cũng đang hy vọng tìm hiểu thêm về các cơ chế sinh lý có thể giải thích phản ứng của nấm.

Peay, tác giả cao cấp của nghiên cứu cho biết: “Đã có sự quan tâm mới đến việc biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến tần suất các đám cháy như thế nào và điều đó sẽ ảnh hưởng như thế nào đến các quá trình sinh thái qua trung gian cháy ở California”. “Vì vậy, điều quan trọng là phải có thông tin chi tiết cụ thể về những thay đổi trong chế độ hỏa lực ở California và Bờ Tây nói chung, sẽ ảnh hưởng đến hệ sinh thái như thế nào.”

Nhìn sâu hơn

Rừng sồi được hưởng lợi từ hỏa hoạn đến mức nhiều công viên, bao gồm cả Trione-Annadel, được điều trị bỏng theo quy định để giữ cho cây sồi của họ khỏe mạnh. Lửa làm sạch lá và cành chết, tạo điều kiện cải thiện cho một số hạt giống và kiểm soát côn trùng và mầm bệnh có thể gây bệnh. Quan trọng nhất, lửa có thể ngăn những cây khác – chẳng hạn như những cây được tìm thấy trong các khu rừng thường xanh – xâm nhập vào rừng sồi. Trong khi cây xanh trưởng thành có thể sống sót, và thậm chí được hưởng lợi từ những đám cháy, thì cây con xâm lấn có thể không.

Để hiểu cách các vụ cháy năm 2017 đã thay đổi các cộng đồng nấm đất trong hai hệ sinh thái này, Smith và mẹ của anh đã đào 10 cm đất trên cùng từ 12 địa điểm ở Trione-Annadel và 6 ở Núi Hood, với sự hướng dẫn của Dịch vụ Công viên California. Trong khi Smith ở nhà để nghỉ giải lao, các mẫu phải được điều chỉnh nhiệt độ.

Smith, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Cuối cùng, chúng tôi không chỉ làm đầy tủ lạnh của bố mẹ tôi mà còn cả tủ lạnh của bà tôi và của dì tôi. Chúng tôi cũng lắp đặt một tủ đông ngăn đá phía trên để giữ nhiệt độ thích hợp”. “Có rất nhiều sự hỗ trợ của gia đình đã đi vào nghiên cứu này.”

Trở lại phòng thí nghiệm Stanford, Smith và Lucy Edy, một sinh viên cùng khóa về các hệ thống trái đất, người đã làm việc trong dự án này như một phần của Chương trình Nghiên cứu Sinh học Mùa hè Sinh học Stanford, đã xác định loại nấm cư trú trong mỗi mẫu thông qua phân tích DNA. Những gì ông tìm thấy cho thấy rằng cách các cộng đồng nấm phản ứng với lửa dưới mặt đất phản ánh cách các phần khác trong hệ sinh thái của chúng phản ứng với lửa trên mặt đất.

Smith cho biết: “Có sự khác biệt lớn hơn nhiều giữa các điểm bị đốt cháy và không bị đốt cháy trong các khu rừng thường xanh so với ở các cộng đồng rừng sồi. “Chúng tôi dự đoán sẽ có sự khác biệt giữa hai hệ sinh thái, nhưng mức độ của sự khác biệt đó thực sự nhiều hơn chúng tôi mong đợi.”

Sẽ cần nhiều nghiên cứu bổ sung để hiểu tại sao lại như vậy, nhưng các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng một phần nguyên nhân có thể là do cộng đồng nấm đất “reset” khi nó cháy. Điều này có nghĩa là nấm đất liên quan đến cây sồi có ít thời gian hơn giữa các đám cháy để thay đổi từ dạng tái tạo của nó, và nấm đất thường xanh lâu hơn, dẫn đến sự khác biệt lớn hơn được thấy trong đất của rừng thường xanh bị cháy và không bị cháy.

Khu rừng tương lai

Trong phần lớn lịch sử nghiên cứu nấm, các nhà nghiên cứu phải phụ thuộc vào những gì họ có thể nhìn thấy trên mặt đất, bao gồm cả nấm. Nhưng việc tăng cường khả năng tiếp cận giải trình tự DNA đã mở ra lĩnh vực này, giúp các nhà khoa học trình bày chi tiết các mối quan hệ phức tạp giữa các vi sinh vật trong đất, thực vật và các chức năng của hệ sinh thái. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi liên quan đến tác động của sự đa dạng vi sinh vật trong đất – ví dụ, hậu quả của việc mất một nửa dân số vi sinh so với hai phần ba hoặc tất cả, và tác động thực của việc mất vi sinh có thể gây bệnh trong một số cây trồng ngoài việc mất các vi sinh vật có lợi cho các cây đó.

Edy, đồng tác giả của bài báo cho biết: “Khi các chế độ cháy gia tăng cường độ và tần suất cùng với biến đổi khí hậu, chúng ta phải hiểu các phản ứng sinh thái của các hệ sinh thái này để xác định các phản ứng cần thiết của chúng ta liên quan đến chúng”. “Hệ sinh thái nấm có lẽ nằm ngoài lĩnh vực được xem xét đầu tiên khi mọi người nghĩ về tác động của cháy rừng, nhưng những tương tác vi sinh vật dưới mặt đất này cung cấp nhiên liệu và duy trì toàn bộ hệ sinh thái.”

Dự án này được sinh ra từ những hoàn cảnh khủng khiếp có thể sẽ tạo ra nhiều nghiên cứu nữa, chẳng hạn như các thí nghiệm cây con, và điều tra sâu hơn về cách các cộng đồng nấm trong rừng sồi chịu được lửa.

Peay nói: “Đây ban đầu không phải là một phần trong dự án tiến sĩ của Gabriel. Anh ấy có tầm nhìn xa khi nhận ra rằng đây không chỉ là điều thú vị ở mức độ cá nhân mà còn có tiềm năng trí tuệ tốt đẹp ở đây”. “Những công trình như thế này có thể nâng cao hiểu biết của chúng ta về việc những thay đổi mà chúng ta thấy trong đất có thể đóng vai trò như thế nào trong việc thay đổi các kiểu hệ sinh thái trong tương lai.”

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia, Hiệp hội Thần học Hạt Sonoma, Học bổng Chương trình Nghiên cứu Đại học Mùa hè Sinh học Stanford và Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Stanford cung cấp . Bản gốc do Taylor Kubota viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Gabriel Reuben Smith, Lucy C. Edy, Kabir G. Peay. Tương phản các phản ứng của nấm đối với cháy rừng trên các loại hệ sinh thái khác nhau . Hệ sinh thái phân tử , 2020; DOI: 10.1111 / mec.15767

Bài viết liên quan

Bài viết mới