For to årtier siden opdagede økologen Suzanne Simard under sin doktorafhandling, at træer kommunikerer deres behov og sender hinanden næringsstoffer via et netværk af svampe, der er begravet i jorden – med andre ord, fandt hun ud af, at de “taler” med hinanden. Siden da har Simard, der nu arbejder på University of British Columbia, været pioner inden for yderligere forskning i, hvordan træer taler sammen, herunder hvordan disse svampefiligraner hjælper træerne med at sende advarselssignaler om miljøændringer, søge efter slægtninge og overføre deres næringsstoffer til naboplanter, før de dør.
Gennem at bruge udtryk som “skovvisdom” og “modertræer”, når hun taler om dette omfattende system, som hun sammenligner med neurale netværk i menneskers hjerner, har Simards arbejde været med til at ændre den måde, hvorpå forskere definerer interaktioner mellem planter. “En skov er et kooperativt system”, sagde hun i et interview med Yale Environment 360. “For mig gav det mere mening at bruge sproget ‘kommunikation’, fordi vi ikke kun kiggede på ressourceoverførsler, men også på ting som forsvarssignalering og signalering af slægtsanerkendelse. Som mennesker kan vi bedre forholde os til dette. Hvis vi kan forholde os til det, så vil vi interessere os mere for det. Hvis vi bekymrer os mere om det, vil vi bedre kunne forvalte vores landskaber.”
Simard fokuserer nu på at forstå, hvordan disse vitale kommunikationsnetværk kan blive forstyrret af miljøtrusler som f.eks. klimaændringer, angreb fra fyrretræskræ og skovhugst. “Disse netværk vil fortsætte,” sagde hun. “Om de er til gavn for hjemmehørende plantearter eller eksotiske planter eller invaderende ukrudt og så videre, er endnu uvist.”
Yale Environment 360: Ikke alle ph.d.-afhandlinger bliver offentliggjort i tidsskriftet Nature. Men tilbage i 1997 blev en del af din det. Du brugte radioaktive isotoper af kulstof til at fastslå, at papirbirk og douglasgran brugte et underjordisk netværk til at interagere med hinanden. Fortæl mig om disse interaktioner.
Suzanne Simard: Alle træer over hele verden, herunder papirbirk og douglasgran, danner en symbiotisk forbindelse med svampe under jorden. Det er svampe, der er gavnlige for planterne, og gennem denne association udforsker svampen, som naturligvis ikke kan lave fotosyntese, jorden. Den sender mycelium eller tråde gennem jorden, opsamler næringsstoffer og vand, især fosfor og kvælstof, bringer det tilbage til planten og udveksler disse næringsstoffer og vand med fotosyntese fra planten. Planten binder kulstof og bytter det derefter for de næringsstoffer, som den har brug for til sit stofskifte. Det fungerer godt for dem begge.
Det er dette netværk, en slags rørledning under jorden, der forbinder et trærodssystem med et andet trærodssystem, så næringsstoffer, kulstof og vand kan udveksles mellem træerne. I en naturlig skov i British Columbia vokser papirbirk og douglasgran sammen i skovsamfund med tidlige successioner. De konkurrerer med hinanden, men vores arbejde viser, at de også samarbejder med hinanden ved at sende næringsstoffer og kulstof frem og tilbage gennem deres mykorrhizanetværk.
e360: Og de kan se, hvornår den ene har brug for ekstra hjælp i forhold til den anden, er det korrekt?
Simard: Det er rigtigt. Vi har lavet en masse eksperimenter for at forsøge at finde ud af, hvad der driver udvekslingen. Husk på, at det er en udveksling frem og tilbage, så nogle gange får birken mere, og nogle gange får granen mere. Det afhænger af de økologiske faktorer, der gør sig gældende på det pågældende tidspunkt.
En af de vigtige ting, som vi testede i det pågældende eksperiment, var skygge. Jo mere Douglasgran blev skygget om sommeren, jo mere overskydende kulstof, som birken havde, gik til granen. Senere på efteråret, da birken mistede sine blade, og granen havde overskydende kulstof, fordi den stadig var i gang med fotosyntesen, gik nettooverførslen af denne udveksling tilbage til birken.
Der er sandsynligvis også svampefaktorer involveret. For eksempel vil en svamp, der forbinder netværket, søge at sikre sine kulstofkilder. Selv om vi ikke forstår en hel masse om det, giver det mening ud fra et evolutionært synspunkt. Svampen er med i det for sit eget levebrød, for at sikre sig et sikkert fødegrundlag i fremtiden, så den vil hjælpe med at lede denne kulstofoverførsel til de forskellige planter.
Jeg tror ikke, at der nogensinde vil være mangel på en evne til at danne et netværk, men netværket kan være anderledes.
e360: Tror du, at dette udvekslingssystem også gælder i andre økosystemer, som f.eks. græsmarker? Er der blevet arbejdet med det?
Simard: Ja, ikke kun i mit laboratorium, men også i andre laboratorier længe før mig”¦ Græsmarker, og selv nogle af de træarter, vi kender, såsom ahorn og cedertræer, danner en anden type mykorrhiza. I British Columbia har vi store græsarealer, der løber op gennem provinsens indre og danner grænseflade med skoven. Vi undersøger, hvordan disse græsarealer, som primært er arbuskulære mykorrhizalignende, interagerer med vores ektomykorrhizalignende skov, fordi det forudsiges, at græsarealerne i takt med klimaændringerne vil bevæge sig op i skovene.
e360: Vil disse udvekslinger fortsætte under klimaændringerne, eller vil kommunikationen blive blokeret?
Simard: Jeg tror ikke, at den vil blive blokeret. Jeg tror ikke, at der nogensinde vil være mangel på en evne til at danne et netværk, men netværket vil måske være anderledes. For eksempel vil der sandsynligvis være forskellige svampe involveret i det, men jeg tror, at disse netværk vil fortsætte. Om de er til gavn for hjemmehørende plantearter eller eksotiske arter eller invaderende ukrudt osv. er endnu uvist.
e360: Ved hjælp af molekylære værktøjer har du og en af dine ph.d.-studerende opdaget det, du kalder nav- eller modertræer. Hvad er de, og hvad er deres rolle i skoven?
Simard: Kevin Beiler, som var ph.d.-studerende, udførte et virkelig elegant arbejde, hvor han brugte DNA-analyse til at se på de korte DNA-sekvenser i træer og svampeindivider i pletter af Douglasgranskov. Han var i stand til at kortlægge netværket af to beslægtede søstersorter af mykorrhizasvampe, og hvordan de forbinder douglasgran træer i den pågældende skov.
Kun ved at skabe dette kort kunne han vise, at alle træer, med få enkeltstående, var forbundet med hinanden. Han fandt ud af, at de største, ældste træer i netværket var mest forbundet, mens de mindre træer ikke var forbundet med så mange andre træer. Store gamle træer har større rodsystemer og er forbundet med større mykorrhizanetværk. De har mere kulstof, der strømmer ind i netværket, og de har flere rodspidser. Så det giver mening, at de har flere forbindelser til andre træer omkring dem.
I senere eksperimenter har vi undersøgt, om disse ældre træer kan genkende slægtninge, om de frøplanter, der regenereres omkring dem, er af samme slægt, om de er afkom eller ej, og om de kan favorisere disse frøplanter – og det har vi fundet ud af, at de kan. Det er sådan, vi fandt frem til udtrykket “modertræer”, fordi de er de største og ældste træer, og vi ved, at de kan pleje deres egen slægt.
e360: I opdagede også, at når disse træer er ved at dø, er der en overraskende økologisk værdi i dem, som ikke realiseres, hvis de bliver fældet for tidligt.
Simard: Vi lavede faktisk dette eksperiment i drivhuset. Vi dyrkede frøplanter af med naboer , og vi skadede den, der skulle have fungeret som modertræ, den ældre granfrøplante. Vi brugte ponderosa fyrretræer, fordi det er en art i lavere højder, som forventes at begynde at erstatte douglasgran i takt med klimaændringerne. Jeg ville vide, om der var nogen form for overførsel af arven fra den gamle skov til den nye skov, som vil vandre opad og nordpå i takt med klimaændringerne.
Når vi skadede disse douglasgran-træer, fandt vi ud af, at der skete et par ting. Den ene er, at douglasgranerne smed deres kulstof i netværket, og det blev optaget af ponderosa fyrretræer. For det andet blev Douglasgranens og ponderosa-træets forsvarsenzymer “opreguleret” som reaktion på denne skade. Vi tolkede det som en forsvarssignalering, der foregik gennem træernes netværk. Disse to reaktioner – kulstofoverførslen og forsvarssignalet – fandt kun sted, hvor der var et intakt mykorrhizanetværk. Hvor vi afbrød netværket, skete det ikke.
Interpretationen var, at den oprindelige art, der bliver erstattet af en ny art i takt med klimaændringerne, sender kulstof- og advarselssignaler til nabosæden for at give dem et forspring, når de overtager den mere dominerende rolle i økosystemet.
e360: Du har talt om, at da du først offentliggjorde dit arbejde om træernes interaktion tilbage i 1997, måtte du ikke bruge ordet “kommunikation”, når det drejede sig om planter. Nu bruger du uhæmmet vendinger som skovvisdom og modertræer. Har du fået skældud for det?
Simard: Der er sikkert meget mere skældud derude, end jeg selv hører om. Jeg begyndte først at lave skovforskning i begyndelsen af 20’erne, og nu er jeg midt i 50’erne, så det er 35 år siden. Jeg har altid været meget opmærksom på at følge den videnskabelige metode og på at være meget forsigtig med ikke at gå ud over, hvad dataene siger. Men der kommer et tidspunkt, hvor man indser, at den traditionelle videnskabelige metode kun rækker så langt, og at der foregår så meget mere i skovene, end vi faktisk kan forstå ved hjælp af de traditionelle videnskabelige teknikker.
Så jeg åbnede mit sind og sagde, at vi er nødt til at inddrage menneskelige aspekter i dette, så vi forstår dybere, mere visuelt, hvad der foregår i disse levende væsener, arter, som ikke bare er disse livløse objekter. Vi begyndte også at forstå, at det ikke kun er ressourcer, der bevæger sig mellem planter. Det er meget mere end det. En skov er et samarbejdssystem, og hvis det hele handlede om konkurrence, ville det være et meget enklere sted. Hvorfor skulle en skov være så forskelligartet? Hvorfor ville den være så dynamisk?
For mig gav det mere mening at bruge kommunikationssproget, fordi vi ikke kun kiggede på ressourceoverførsler, men også på ting som forsvarssignaler og signaler om anerkendelse af slægtninge. Planternes adfærd, afsendere og modtagere, disse adfærdsformer ændres i overensstemmelse med denne kommunikation eller denne bevægelse af ting mellem dem.
Og vi mennesker kan også bedre forholde os til dette. Hvis vi kan forholde os til det, så vil vi interessere os mere for det. Hvis vi er mere interesserede i det, vil vi være bedre til at forvalte vores landskaber.
Hvis vi efterlader træer, der ikke kun støtter mykorrhizanetværk, men også andre netværk af skabninger, vil skoven regenerere.
e360: Bjergfyrbillen hærger de vestlige landskaber og dræber fyrretræer og grantræer. Du har været medforfatter til forskning om, hvad angreb fra fyrretræskiller gør ved mykorrhizanetværk. Hvad fandt du ud af, og hvad er konsekvenserne for regenerering af disse skove?
Simard: Det arbejde blev ledet af Greg Pec, en kandidatstuderende ved University of Alberta. Den første fase (af angrebet) kaldes grønt angreb. De går fra grønt angreb til rødt angreb til gråt angreb. Så dybest set er bevoksningerne døde i det tredje eller fjerde år.
Vi tog jord fra disse forskellige bevoksninger og dyrkede træstokkefyrsfrøplanter i dem. Vi fandt ud af, at efterhånden som tiden gik med dødelighed, blev mykorrhizanettet mindre mangfoldigt, og det ændrede også forsvarsenzymet i de frøplanter, der blev dyrket i disse jorde. Diversiteten af disse molekyler faldt. Jo længere træerne havde været døde, jo lavere var mykorrhizadiversiteten og jo lavere var diversiteten af forsvarsmolekyler i disse frøplanter.
Greg fandt ved at se på svampediversiteten i disse bevoksninger, at selv om svampediversiteten ændrede sig, var mykorrhizanettet stadig vigtigt for at hjælpe med at regenerere de nye frøplanter, der kom op i underskoven.
Selv om sammensætningen af mykorrhizanettet ændrer sig, er det stadig et funktionelt netværk, der er i stand til at fremme regenerering af den nye bestand.
e360: Hvad fortæller dit arbejde dig om, hvordan man kan bevare skovens modstandsdygtighed i forbindelse med skovhugst og klimaændringer?
Simard: Det handler i virkeligheden om økosystemers evne til at genoprette deres strukturer og funktioner inden for en række muligheder. For skove i særdeleshed er træerne fundamentet. De skaber levesteder for de andre skabninger, men får også skoven til at fungere. Resiliens i en skov betyder evnen til at regenerere træer. Der kan gøres meget for at fremme dette på grund af disse mykorrhizanetværk, som vi ved er vigtige for at give træerne mulighed for at regenerere. Det er det, vi efterlader, der er så vigtigt. Hvis vi efterlader træer, der ikke kun støtter mykorrhizanetværk, men også andre netværk af væsener, vil skoven regenerere sig. Jeg tror, at det er det afgørende skridt at bevare evnen til at regenerere træerne.
e360: Du har talt om dit håb om, at dine resultater vil påvirke skovhugstpraksis i British Columbia og andre steder. Er det sket?
Simard: Ikke mit arbejde specifikt. I begyndelsen af 1980’erne og 90’erne fik ideen om at bevare ældre træer og arvegods i skovene igen fodfæste. I løbet af 1990’erne i det vestlige Canada vedtog vi mange af disse metoder, som ikke var baseret på mykorrhizanetværk. Det var mere for dyrelivets skyld og for at bevare nedfaldet træ som levested for andre væsener.
Men for det meste, især i de sidste halvandet årti, er man gået over til rydningshugst med ikke så meget bevarelse af træet. En del af dette blev drevet af udbruddet af bjergfyrbillen, som stadig er i gang. Den gode skovbrugspraksis, der var ved at udvikle sig, blev fejet væk i forbindelse med bjærgningshugst af de døende træer.
OGSÅ FRA YALE e360Er klimaforandringer en fare for verdens mikrobiomer?
Forskere er kun lige begyndt at forstå kompleksiteten af mikroberne i jordens jord og den rolle, de spiller for at fremme sunde økosystemer. Nu truer klimaændringerne med at forstyrre disse mikrober og de nøglefunktioner, de leverer. LÆS MERE
I dag forsøger folk stadig at bevare skovbrug, men det er bare ikke nok. Alt for ofte er det kun de symbolske træer, der bliver efterladt. Vi er i gang med et nyt forskningsprojekt for at afprøve forskellige former for retention, der beskytter modertræer og netværk.
e360: Det er det tilskud, som De netop har modtaget fra den canadiske regering til en revurdering af den nuværende praksis for skovfornyelse?
Simard: Ja, vi er virkelig begejstrede for det. Vi afprøver idéen om at bevare modertræer i forskellige konfigurationer – altså at lade dem stå som enkeltstående træer, som grupper, som læskov, og derefter regenerere skoven ved hjælp af en blanding af naturlig regeneration og traditionelle regenerationsmetoder. Vi afprøver disse metoder i en række forskellige klimaer i douglasgranskove, fra meget tørt og varmt til køligt og vådt klima. Der vil være i alt ca. 75 lokaliteter, der krydser denne klimagradient. Vi vil måle ting som kulstofcyklus og produktivitet samt fugle- og insektdiversitet. Og vi har stor interesse fra First Nations-grupper i British Columbia, fordi denne idé om modertræer og opvækst af nye generationer passer meget godt til First Nations’ verdensbillede.