صدها لوله خاک یک ردیف یخچال و یک اتاق سرد در نزدیکی گلخانه ای در لورنس، کانزاس بسته بندی می شود. آنها چیز خاصی برای دیدن نیستند، اما زیر میکروسکوپ، دانه های ریز در خاک مانند جواهرات می درخشند. برخی از آنها زرد لیمویی هستند، برخی دیگر مانند اشک کهربا هستند. برخی از آنها مرواریدهای سفیدی هستند که با نقاط قهوه‌ای مهر شده‌اند که شبیه کره چشم‌هایی هستند که به شما خیره شده‌اند.
این جواهرات میکروسکوپی اسپور قارچ هستند. بوم شناس گیاهی جیم بور از دانشگاه کانزاس می گوید: “هاگ ها در واقع بسیار زیبا هستند.” هاگ‌هایی مانند این‌ها علاوه بر جذابیت‌شان، می‌توانند برای احیای گیاهان در معرض خطر و اکوسیستم‌هایشان کلیدی باشند، خواه چمنزارهای علف بلند در معرض خطر انقراض باشند، بخش‌هایی از جنگل ابر در کلمبیا، یا برخی از در معرض خطرترین اعضای فلور منحصربه‌فرد هاوایی.
این هاگ ها باعث ایجاد قارچ های میکوریز، قدیمی ترین و رایج ترین شریک گیاهی می شوند – این دو برای حدود 500 میلیون سال با هم زندگی و کار کرده اند. تا 90 درصد گیاهان دارای میکوریزا هستند که در بین ریشه‌هایشان زندگی می‌کنند (میکوریزه به معنای ریشه‌نشینی است). در ازای دریافت غذا، قارچ ها به میزبان ها کمک می کنند تا آب و مواد مغذی را به دست آورند، عوامل بیماری زا را دفع کنند و تحمل به خشکی را بهبود بخشند. به عنوان یک جامعه، میکوریزاها یک خدمه زیرزمینی برای حفظ سلامت گیاه تشکیل می دهند، دقیقاً مانند میکروبیوم روده در بدن انسان.
امروزه اکولوژیست هایی مانند بور از میکوریزا استفاده می کنند قارچ ها به عنوان ابزار حفاظت طبیعی آنها می گویند که اگر به درستی انجام شود، تلقیح با این قارچ ها می تواند به احیای گیاهان یا اکوسیستم های در حال انقراض با اتکای کمتری به کودها و آفت کش ها نسبت به روش های دیگر کمک کند. اما یک هشدار وجود دارد: زمانی که قارچ‌های میکوریزا در جایی معرفی شوند که مورد استقبال قرار نمی‌گیرند، می‌توانند منجر به عواقب غیرمنتظره‌ای شوند که ممکن است سالها طول بکشد تا بهبود پیدا کنند.
آدریانا کورالز، بوم شناس قارچ در دانشگاه روزاریوم در بوگوتا، کلمبیا، و از انجمن برای حفاظت از شبکه های زیرزمینی (SPUN) مستقر در کلمبیا.
ایجاد خاک حاصلخیز
در یک محیط سالم، گیاهان و شرکای میکوریزی آنها می توانند به تنهایی همزیستی کنند. اما زمانی که اکوسیستم‌ها بیش از حد تخریب شده‌اند و میکوریزاهای بومی ناپدید شده‌اند، محققان باید به بازی‌سازان گیاه و قارچ بپردازند.
این مورد در مورد اکوسیستم چمنزار با علف بلند است که زمانی غرب میانه آمریکا را قبل از تبدیل چشم انداز به کمربند ذرت پوشش می داد. در طول چند دهه گذشته، زمانی که حافظان محیط زیست تلاش کرده اند این زمین های کشاورزی بیش از حد کشت شده را به چیزی شبیه به اجداد خود بازگردانند، آنها متوجه شده اند که کاشت علف های بلند نمی تواند تنوع زیستی بومی را احیا کند.
تلاش‌های میکوریزی Bever با یک آزمایش نسبتاً ابتدایی در سال 1998 آغاز شد. تیم او تکه ای از دشت بکر را نجات داد و مقداری از خاک حاوی قارچ آن را روی نهال های علف بلند در زمین های آزمایشی چمن دشت پاشید. تیم تشویق شده از رشد شدید نهال ها، تلاش های خود را برای زمین های بزرگتر در چندین ایالت غرب میانه افزایش داد. در طول سالها، میکوریزاها تعداد برگهای چمنزار را دو برابر کرده و میزان بقای گیاه را سه برابر کرده است.
اما استفاده از خاک بومی برای تلقیح بخش‌هایی از دشت‌های سابق مقیاس‌پذیر نیست زیرا آن خاک به اندازه معدود جزایر دشتی نادر است. بنابراین گروه Bever قارچ های میکوریز را برای هاگ های خود کشت کردند. این تیم مجموعه‌ای در حال رشد از حدود 60 گونه را برای تهیه کوکتل‌هایی برای تلقیح گیاهان نگهداری می‌کند و آنها را در دسترس هر کسی که علاقه‌مند به بازسازی است، از مدیران زمین گرفته تا کشاورزان گرفته تا شرکت‌های خصوصی که به دنبال ایجاد ذخایر تلقیح‌کننده‌های خود هستند، قرار می‌دهد.
بیشتر قارچ‌های میکوریز بدن‌های رشته‌ای خود را وارد سلول‌های ریشه گیاه می‌کنند، اما یک گونه به نام قارچ‌های اکتومیکوریزا در خارج از سلول‌ها، معمولاً نزدیک سطح ریشه، کمین می‌کند. این قارچ ها که ترجیح می دهند با درختان جنگل های معتدل و شمالی ارتباط برقرار کنند، ممکن است آخرین راه حل برای بلوط های سیاه باستانی جنگل های ابری کلمبیا باشند. بلوط سیاه (Trigonobalanus excelsa) گونه ای باقی مانده است که میلیون ها سال در نیمکره شمالی ساکن بوده است. امروزه فقط در تکه های جنگلی تکه تکه شده به دلیل برداشت چوب و پاکسازی برای زمین های زراعی رشد می کند.
هنگامی که برای اهداف حفاظتی کشت می شود، نهال های بلوط سیاه اغلب برای رسیدن به بلوغ تلاش می کنند. بنابراین تیم کورالز به خاک زیر بلوط ها و بیش از 200 گونه اکتومیکوریزای آن روی آورد. کورالز می‌گوید در آزمایش‌های غیررسمی، نهال‌های بلوط سیاه تلقیح شده با خاک جنگل نرخ بقای بسیار بالاتری داشتند، به‌طور بالقوه به دلیل قارچ. از سال 2021 از آن زمان، تیم Corrales بیش از 1200 نهال برای احیای جنگل تولید کرده است که برخی از آنها در زمین های جنگل زدایی و تکه های تکه تکه شده جنگل بلوط در زمین های خصوصی دوباره کاشته شده اند.
قارچ‌ها همچنین در هاوایی، جایی که بسیاری از گیاهان بومی در هیچ کجای دنیا یافت نمی‌شوند، با تهدیدات ترکیبی تغییرات آب و هوایی، آتش‌سوزی‌های جنگلی، از دست دادن زیستگاه و رقابت با گونه‌های غیربومی دست و پنجه نرم می‌کنند. بوم شناس قارچی نیکول هینسون از دانشگاه هاوایی از قارچ های میکوریزا برای کمک به گاردنیاهای در معرض خطر انقراض استفاده می کند، درختان چوبی که بیشتر به خاطر گل های معطرشان که زمانی به شکل لی بافته می شدند، شناخته شده اند. در مورد یکی از سه گونه بومی مجمع الجزایر، گاردنیا بریگامیبا وجود تلاش‌های محافظان، تنها حدود 10 نفر در حیات وحش باقی مانده‌اند.
هینسون می گوید مدیران زمین با او تماس گرفته اند که “همه چیز را در کتاب امتحان کرده اند و هیچ چیز جواب نداده است.” اما، او می افزاید، “بخش میکوریزی به طور بالقوه حلقه گم شده ای است که آنها کاوش نکرده اند.”
در مقایسه با ابتکارات بلوط سیاه و چمنزار، تیم هینسون بسیار دقیق تر است و نهال های گاردنیا خود را با سوسپانسیون هاگ های مفید انتخاب شده به جای خاک غنی شده با هاگ تغذیه می کند. این به حذف انتقال پاتوژن کمک می کند و تقلید از جامعه قارچی گاردنیاهای وحشی بهترین شانس را برای بقای طولانی مدت به گیاهان می دهد.
تاکنون، تلقیح میکوریزا امیدوارکننده به نظر می رسد. طبق داده‌های منتشر نشده، در آزمایش‌های اولیه گلخانه‌ای، نهال‌های غنی‌شده با قارچ سه برابر سریع‌تر از همتایان غنی‌نشده خود رشد کردند. هینسون امیدوار است که بهترین شروع زندگی گاردنیاهای جوان را در نهایت به مکان های بهبودی در فضای باز پیوند بزند.
خطرات حمله بیگانگان
اما اگر قارچ‌های میکوریزا می‌توانند نجات دهندگان حفاظت باشند، می‌توانند شرور نیز باشند و به آشفتگی گونه‌های عجیب و غریب دامن بزنند. در آمریکای جنوبی و استرالیا، قارچ‌های اکتومیکوریزا به کاج مهاجم با بهبود توانایی جذب آب که تنوع زیستی را محدود کرده و خطر آتش‌سوزی جنگلی را افزایش می‌دهد، به تسخیر زمین کمک کرده‌اند. در چین، میله طلایی کانادایی در میان تالاب های شکننده بیداد می کند، احتمالاً به دلیل فشار شبکه میکوریزایی که وفاداری خود را به پوشش گیاهی بومی تغییر داده است.
خطر میکوریزاهای سردرگم در هیچ کجا به اندازه جزایر گالاپاگوس آشکار نیست، جایی که گیاهان بومی در حال نبردی شکست خورده با محصولات کشاورزی هستند که مهاجران در قرن نوزدهم به این جزایر آوردند. جمع آوری خاک زیاد، آزمایش های فراوان کاشت و ساعت ها مشاهده هاگ ها در زیر میکروسکوپ باعث شد بوم شناس جسیکا دوسیچلا از دانشگاه نیروهای مسلح اکوادور کشف کند که این محصولات کشاورزی روابط نزدیکی با قارچ های میکوریزی ایجاد می کنند که به گمان او وارد خاک شده اند. ، برای ترویج رشد محصولات زودرس استفاده می شود. او استدلال می کند که میکوریزاهای معرفی شده به آرامی جزایر را شکل زمینی کرده اند و خاک را برای شرکای مهاجم خود و کمتر برای بومیان مهمان نوازتر کرده اند.
دوسیچلا می گوید: این یافته بر نیاز به ارزیابی خاک و اکوسیستم قبل از جابجایی خاک یا ساکنان میکروسکوپی آن، چه برای تلقیح و چه به دلایل دیگر، تاکید می کند. تلقیح یا تلقیح نکردن؟ من می گویم، بدون شناخت جامعه قارچی محلی و گیاه، تلقیح نکنید. دوشیلا همچنین به ساکنان محلی و کشاورزان توصیه کرد که خاک را در خارج از مزارع خود پخش نکنند و از کودهای قارچی خارج از کشور استفاده نکنند.
اما ردیابی ورود قارچ های خارجی به طور فزاینده ای دشوار می شود. تلقیح‌های تجاری میکوریزا با بازاری به ارزش بیش از 1 میلیارد دلار در حال افزایش است. بسیاری از محصولات شامل چندین گونه عمومی هستند که به عنوان یک راه حل مناسب برای همه به بازار عرضه می شوند. بور و همکارانش در سال 2024 گزارش دادند، با این حال، نزدیک به 90 درصد تلقیح‌های تجاری نتوانستند سلامت گیاه را بهبود بخشند یا با میزبان خود ارتباط برقرار کنند. گیاه شناس جدید این محصولات ناکارآمد نه تنها منجر به هدر رفت 876 میلیون دلاری می شوند، بلکه می توانند محیطی را که در آن عرضه می شوند نیز تغییر دهند.
لیز کوزیول، یکی از همکاران Bever’s در دانشگاه کانزاس و یکی از نویسندگان این مطالعه بر روی تلقیح‌های تجاری، می‌گوید: ترمیم به روش صحیح با استفاده از میکوریزاهای بومی شروع می‌شود. این اصل پشت شرکت او، MycoBloom است که تلقیح قارچی را از علفزارها و جنگل‌های بومی در غرب میانه تهیه می‌کند. برای کنترل انتشار ناخواسته میکوریزاهای غیربومی، این شرکت فقط به مشتریان در آمریکای شمالی می فروشد. او از سایر شرکت ها می خواهد که اقدامات مشابهی را انجام دهند.
در پایان روز، محافظت از گیاهان فرار و تجهیز همراهان قارچی خاص آنها اغلب دست به دست هم می دهند. بیشتر قارچ‌های میکوریزا شریک اجباری هستند – آنها برای زنده ماندن به میزبان گیاهی خود نیاز دارند. بنابراین، ممکن است حتی نسبت به گیاهان میزبان در برابر فشار انقراض آسیب‌پذیرتر باشند، که در صورت غیبت شرکای میکروبی آنها اغلب ممکن است دچار تزلزل شوند. کورالز می گوید: «من از طرفداران بزرگ استفاده از میکوریزا برای محافظت از گیاهان و استفاده از گیاهان برای محافظت از میکوریزا هستم.
