科學家測量地球廣闊的地下真菌網絡

一個隱藏的循環系統在行星表面下方脈動。土壤中埋藏著密集的微生物網絡，稱為叢枝菌根真菌。這些真菌附著在植物的根部，並透過土壤發出又長又細的絲。它們將水和養分輸送給植物並去除碳，有助於將大量的碳排除在大氣中。

科學家在一篇新論文中報告說，這些細絲首尾相連，將延伸 68 兆英里，大約是地球與太陽之間距離的 7.3 億倍。根據週四發表在《科學》雜誌上的研究，這些細絲總共含有約 300 兆噸碳，是地球上所有人類碳含量的四到六倍。

一個國際科學家團隊結合使用機器學習和高解析度成像機器人等先進技術進行了這項研究，以測量、預測和繪製世界各地生態系統中這些真菌網路的大小。

這項研究揭示了世界草原下方特別密集的真菌網絡，進一步證明這些生態系統往往比森林受到更少的保護，但卻是地球的重要碳匯。

「人們只是不關注這些生態系統，」阿姆斯特丹自由大學的進化生物學家、這篇新論文的作者 Toby Kiers 說。 “我們想要利用這些數據來真正揭示地下隱藏的一些模式。”

地球上超過 70% 的陸地植物物種依賴叢枝菌根真菌，它們除了運輸養分和儲存碳外，還有助於穩定土壤並保護植物免受環境壓力。

基爾斯博士說，雖然已經清楚這些網絡至關重要且龐大，但“我們不知道這些網絡哪些地方非常健康，哪些地方受到威脅。”

她說，在這項新研究中，她和她的同事著手「更了解」這個地下基礎設施。他們首先從數百篇先前發表的論文中收集數據，這些論文總共分析了來自世界各地的 16,000 多個土壤樣本。這些文章的作者已經計算了這些樣本中真菌絲（技術上稱為菌絲）的密度。 （密度定義為每立方公分土壤的菌絲米數）。

科學家使用這些數據以及有關收集樣本的環境條件的資訊來訓練機器學習模型。然後，該模型預測了世界各地的真菌密度，包括那些之前未採樣的地區。

研究人員還使用高科技成像機器人拍攝了實驗室培養的真菌樣本，該機器人由阿姆斯特丹 AMOLF 研究所的生物物理學家、新論文的作者 Thomas Shimizu 及其團隊開發。該機器人拍攝了菌絲的高解析度影像，使科學家能夠確定絲的寬度。

總之，這些關於真菌總體密度和分支菌絲寬度的數據使研究人員能夠估計這些地下真菌網絡的總長度和品質。

「我們對這個數字（大約是地球與太陽之間距離的十億倍）感到興奮，因為它讓你對我們所看到的物體的大小和規模有一定的了解，」基爾斯博士說。 “但對我來說，最令人興奮的不僅僅是給出它的長度，而是將它放在地圖上並能夠看到這些圖案。”

草原的叢枝菌根真菌密度高於其他生態系。特別熱點包括佛羅裡達大沼澤地、南蘇丹的薩德濕地和西藏草原。

這些發現並不完全令人驚訝，先前的研究顯示草原尤其富含叢枝菌根真菌。

但未參與這項研究的堪薩斯大學菌根真菌生態學家 Liz Koziol 表示，這項新研究強調了這些生態系統在全球的重要性。 「比較世界各地的所有這些數據集是一項艱鉅的工作，」科齊奧爾博士說。 “看看全球熱圖真是太神奇了。”

基爾斯博士說，研究人員還發現，儘管需要更多的研究將農業實踐與菌根健康聯繫起來，但種植農作物的土壤中這些網絡的密度比非耕地低約 50%。

事實上，研究人員承認，這些發現具有相當大的不確定性，並且有一些地區和生態系統，例如旱地，研究尤其不足。

但基爾斯博士表示，她希望團隊的發現有助於為保護和土地管理政策提供信息，這些政策不僅保護地表以上的生命，而且還保護地表下巨大的真菌網絡。

“因為我認為一旦他們走了，”他說，“就很難再把他們找回來。”