就在我们脚下，藏着总长近10亿倍日地距离的网络

在植物根系周围，菌根真菌会延伸出细密的地下网络。它们维持植物生命，也通过将碳带入土壤，参与调节地球气候。

菌根真菌网络由大量细长的菌丝构成。这些菌丝比人的头发细10到50倍。营养物质和碳可以沿着这些菌丝移动。菌丝向土壤中延伸后，可以大大扩大植物根系寻找水分和养分的范围，最多可扩大100倍。然而，由于这些网络存在于地下，难以被直接观察，因此它们在全球尺度上的规模仍然未知。

现在，在一项新发表于《科学》杂志的研究中，一个国际研究团队首次制作了全球地图，用于估算地球上丛枝菌根真菌网络的分布和质量。此外，研究团队还同时发布了一套互动可视化工具，有助于展示这一地下真菌基础设施的规模。

被忽视的地下共生系统

丛枝菌根真菌，也称AM真菌，与地球上约70%的陆生植物物种形成共生交换关系。AM真菌为植物提供营养物质和水，作为交换，它们会从植物那里获得碳。

研究估计，正是因为这种植物和真菌之间长期存在的互惠关系，每年有相当于约40亿吨二氧化碳的碳被带入地下土壤系统。在过去的4.5亿年里，这种共生关系深刻影响了陆地生命的演化和生态系统的形成。

去年，研究人员在《自然》上发表了关于地下菌根真菌群落多样性格局的全球分析，并推出了一个名为“地下图谱”的数字工具，帮助决策者定位预测出的地下生物多样性热点。但直到现在，还没有人尝试过预测并可视化AM真菌网络的物理密度和全球分布。

测量看不见的地下网络

在新的研究中，为了分析AM真菌网络的密度，研究人员汇集了来自全球各地超过16000个土芯样本的数据。这些样本由数百名科学家从4000多个地点采集，涵盖森林、苔原、沙漠、农田等多种生态系统类型。

与此同时，研究团队还与研究机构AMOLF的“行为物理学”小组合作，利用机器人对实验室中培养的30多万条活体AM真菌菌丝进行成像，从而校准模型。这些菌丝涵盖三种常见真菌的五个菌株。

真菌菌丝体的网络结构。不同菌株和物种的菌丝体结构存在差异。（图/Corentin Bisot - VU Amsterdam, AMOLF Justin Stewart - SPUN）

随后，他们将这些信息与土壤化学、气候和植被数据结合起来，并利用机器学习模型来预测尚未采样生态系统中的网络密度。

110千万亿千米

研究结果表明，AM真菌网络的总长度将达到惊人的110千万亿千米——这个长度几乎相当于地球到太阳距离的10亿倍，碳质量约为3亿吨，是所有现存人类生物量的4到6倍。

那么，AM真菌网络最密集的地方在哪里？

研究人员将这些规模惊人的地下真菌网络绘制到全球地图上，预测了所有有植被大陆上每平方公里土地可能具有的菌丝密度。其中也包括科学家尚未实际采样的地区。

AM真菌菌丝密度全球分布图。（图/Truth & Beauty / Moritz Stefaner Justin Stewart - SPUN）

对于采样不足的地区，相关预测具有更高的不确定性。但即便如此，研究中呈现出的总体模式仍然十分清晰。

平均来看，AM真菌密度最高的地方出现在野生草原中，其密度比热带阔叶林高出三分之一以上。具体来说，如青藏高原的草地、美国堪萨斯州的弗林特丘陵草原、佛罗里达大沼泽地，以及南苏丹的苏德湿地等草原生态系统，含有全球约40%的AM真菌生物量。

另外，也有证据表明，人类正在改变这一地下景观：数据显示，农田中的菌根密度大约只有野生生态系统的一半。虽然这项研究并未将特定农业实践与菌根健康状况直接联系起来，但研究人员担心，较低的真菌密度会削弱土壤韧性，并降低土壤循环营养物质和储存碳的能力。

让地下网络进入视野

菌根真菌已经塑造地球生命数亿年，但对于这些活体运输系统的基础设施如何分布在整个地球上，我们仍然了解得太少。

这项研究令人振奋，它让我们朝着理解这一循环系统是如何运作的迈出了重要一步，也提示我们可以如何更好地与真菌合作，应对当下正在面临的诸多挑战。

下一步，是将这些数据交到决策者手中，推动保护和气候议程将真菌网络纳入考虑范围。目前，相关数据已可供下载。研究人员希望，这些数据将有助于科学家和决策者开始判断：哪些重要的真菌系统正在繁盛发展，哪些可能需要保护或恢复，哪些地区则明显还需要更多采样。

#参考来源：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu4373

https://www.spun.earth/mapping/a-hidden-infrastructure

https://sheffield.ac.uk/news/first-global-map-reveals-underground-fungi-networks-long-enough-reach-sun-billion-times

https://www.eurekalert.org/news-releases/1131131

#图片来源：

封面图&首图：Truth & Beauty / Moritz Stefaner Justin Stewart - SPUN