În urmă cu două decenii, în timp ce își cerceta teza de doctorat, ecologul Suzanne Simard a descoperit că arborii își comunică nevoile și își trimit nutrienți prin intermediul unei rețele de ciuperci cu zăbrele îngropate în sol – cu alte cuvinte, a constatat ea, ei „vorbesc” între ei. De atunci, Simard, care lucrează în prezent la Universitatea din British Columbia, a continuat cercetările privind modul în care dialoghează copacii, inclusiv modul în care aceste filigrane fungice ajută copacii să trimită semnale de avertizare cu privire la schimbările de mediu, să caute rude și să își transfere nutrienții către plantele vecine înainte de a muri.
Utilizând expresii precum „înțelepciunea pădurii” și „copaci mamă” atunci când vorbește despre acest sistem elaborat, pe care îl compară cu rețelele neuronale din creierul uman, munca lui Simard a contribuit la schimbarea modului în care oamenii de știință definesc interacțiunile dintre plante. „O pădure este un sistem de cooperare”, a spus ea într-un interviu acordat Yale Environment 360. „Pentru mine, folosirea limbajului de „comunicare” a avut mai mult sens, deoarece analizam nu doar transferurile de resurse, ci și lucruri precum semnalizarea de apărare și semnalizarea recunoașterii rudelor. Noi, ca ființe umane, ne putem raporta mai bine la acest lucru. Dacă putem relaționa cu ea, atunci ne va interesa mai mult. Dacă ne pasă mai mult de ea, atunci vom face o treabă mai bună în ceea ce privește administrarea peisajelor noastre.”
Simard se concentrează acum pe înțelegerea modului în care aceste rețele de comunicare vitale ar putea fi perturbate de amenințările de mediu, cum ar fi schimbările climatice, infestările cu gândaci de pin și exploatarea forestieră. „Aceste rețele vor continua”, a spus ea. „Rămâne de văzut dacă vor fi benefice pentru speciile de plante indigene, sau exotice, sau pentru buruienile invadatoare și așa mai departe”.
Yale Environment 360: Nu toate tezele de doctorat sunt publicate în revista Nature. Dar în 1997, o parte din a ta a fost. Ați folosit izotopi radioactivi ai carbonului pentru a determina că mesteacănul de hârtie și bradul Douglas foloseau o rețea subterană pentru a interacționa unii cu alții. Vorbiți-mi despre aceste interacțiuni.
Suzanne Simard: Toți arborii din întreaga lume, inclusiv mesteacănul de hârtie și bradul Douglas, formează o asociație simbiotică cu ciupercile subterane. Acestea sunt ciuperci care sunt benefice pentru plante și, prin această asociere, ciuperca, care nu poate face fotosinteză, bineînțeles, explorează solul. Practic, trimite miceliu, sau fire, prin tot solul, culege substanțe nutritive și apă, în special fosfor și azot, le aduce înapoi la plantă și schimbă aceste substanțe nutritive și apă cu fotosinteza din partea plantei. Planta fixează carbonul și apoi îl schimbă pentru nutrienții de care are nevoie pentru metabolismul său. Funcționează pentru amândouă.
Este această rețea, un fel de conductă subterană, care conectează sistemul radicular al unui copac cu sistemul radicular al altui copac, astfel încât nutrienții, carbonul și apa să poată face schimb între copaci. Într-o pădure naturală din Columbia Britanică, mesteacănul de hârtie și bradul Douglas cresc împreună în comunitățile forestiere de succesiune timpurie. Ei concurează unul cu celălalt, dar munca noastră arată că ei cooperează, de asemenea, unul cu celălalt, trimițând nutrienți și carbon înainte și înapoi prin rețelele lor de micoriză.
e360: Și își pot da seama când unul are nevoie de ajutor suplimentar față de celălalt, este corect?
Simard: Așa este. Am făcut o mulțime de experimente încercând să ne dăm seama ce determină schimbul. Rețineți că este un schimb de tip dus-întors, așa că uneori mesteacănul va primi mai mult, iar alteori bradul va primi mai mult. Depinde de factorii ecologici care se întâmplă în acel moment.
Unul dintre lucrurile importante pe care le-am testat în acest experiment special a fost umbrirea. Cu cât bradul Douglas a devenit mai umbrit în timpul verii, cu atât mai mult carbon în exces pe care îl avea mesteacănul a trecut la brad. Apoi, mai târziu, în toamnă, când mesteacănul își pierdea frunzele și bradul avea un exces de carbon pentru că încă făcea fotosinteză, transferul net al acestui schimb s-a întors la mesteacăn.
Există probabil și factori fungici implicați. De exemplu, ciuperca care leagă rețeaua va căuta să își asigure sursele de carbon. Chiar dacă nu înțelegem foarte multe despre asta, are sens din punct de vedere evolutiv. Ciuperca este implicată pentru propriul său mod de viață, pentru a se asigura că are o bază alimentară sigură în viitor, așa că va ajuta la direcționarea acelui transfer de carbon către diferitele plante.
Nu cred că va exista vreodată o lipsă a capacității de a forma o rețea, dar rețeaua ar putea fi diferită.
e360: Credeți că acest sistem de schimb este valabil și în alte ecosisteme, cum ar fi pajiștile, de exemplu? S-a făcut vreo lucrare în acest sens?
Simard: Da, nu doar în laboratorul meu, ci și în alte laboratoare cu mult înaintea mea”¦ Pajiștile și chiar și unele dintre speciile de arbori cu care suntem familiarizați, cum ar fi arțarul și cedrul, formează un tip diferit de micoriză. În Columbia Britanică, avem pajiști mari care se întind prin interiorul provinciei și se intersectează cu pădurea. Analizăm modul în care aceste pajiști, care sunt în primul rând micorizice arbusculare, interacționează cu pădurea noastră ectomicorizică, deoarece, pe măsură ce clima se schimbă, se preconizează că pajiștile se vor muta în păduri.
e360: Vor continua aceste schimburi în condițiile schimbărilor climatice, sau comunicarea va fi blocată?
Simard: Nu cred că va fi blocată. Nu cred că va exista vreodată o lipsă a capacității de a forma o rețea, dar rețeaua ar putea fi diferită. De exemplu, probabil că vor fi diferite ciuperci implicate în ea, dar cred că aceste rețele vor continua. Rămâne de văzut dacă vor fi benefice pentru speciile de plante indigene, sau exotice, sau pentru buruienile invadatoare și așa mai departe.
e360: Prin intermediul instrumentelor moleculare, dvs. și unul dintre studenții dvs. absolvenți ați descoperit ceea ce numiți arbori hub, sau arbori-mamă. Ce sunt aceștia și care este rolul lor în pădure?
Simard: Kevin Beiler, care a fost student la doctorat, a făcut o lucrare cu adevărat elegantă în care a folosit analiza ADN pentru a examina secvențele scurte de ADN din copaci și indivizi fungici în petice de pădure de brad Douglas. El a reușit să cartografieze rețeaua a două specialități surori înrudite de ciuperci micorizice și modul în care acestea leagă arborii de brad Douglas din acea pădure.
Doar prin crearea acelei hărți, el a reușit să arate că toți arborii, în esență, cu câteva izolate , erau legați între ei. El a constatat că cei mai mari și mai vechi copaci din rețea erau cei mai puternic legați, în timp ce copacii mai mici nu erau legați de atât de mulți alți copaci. Copacii mari și bătrâni au un sistem radicular mai mare și se asociază cu rețele de micoriză mai mari. Ei au mai mult carbon care intră în rețea, au mai multe vârfuri de rădăcini. Așa că este logic ca ei să aibă mai multe conexiuni cu alți arbori din jurul lor.
În experimentele ulterioare, am urmărit dacă acești arbori mai bătrâni pot recunoaște rudele, dacă puieții care se regenerează în jurul lor sunt din aceeași rudă, dacă sunt descendenți sau nu, și dacă pot favoriza acești puieți – și am descoperit că pot. Așa am ajuns la termenul de „arbore mamă”, pentru că aceștia sunt cei mai mari și mai vechi arbori și știm că își pot hrăni propria rudă.
e360: Ați descoperit, de asemenea, că atunci când acești copaci sunt pe moarte, există o valoare ecologică surprinzătoare pentru ei, care nu este realizată dacă sunt recoltați prea curând.
Simard: Am făcut acest experiment de fapt în seră. Am crescut răsaduri de cu vecini , și l-am rănit pe cel care ar fi acționat ca arbore mamă, răsadul de brad mai bătrân. Am folosit pinul ponderosa pentru că este o specie de altitudine mai mică care se așteaptă să înceapă să înlocuiască bradul Douglas pe măsură ce clima se schimbă. Am vrut să știu dacă a existat sau nu vreun fel de transfer al moștenirii vechii păduri către noua pădure care va migra în sus și spre nord odată cu schimbările climatice.
Când am rănit acești brazi Douglas, am constatat că s-au întâmplat câteva lucruri. Unul este că bradul Douglas și-a aruncat carbonul în rețea și acesta a fost preluat de pinul ponderosa. În al doilea rând, enzimele de apărare ale bradului Douglas și ale pinului ponderosa au fost „reglate” ca răspuns la această leziune. Am interpretat acest lucru ca fiind un semnal de apărare transmis prin rețelele de copaci. Aceste două răspunsuri – transferul de carbon și semnalul de apărare – au avut loc numai acolo unde exista o rețea micorizică intactă. Acolo unde am întrerupt rețeaua, nu s-au întâmplat.
Interpretarea a fost că specia nativă care este înlocuită de o nouă specie pe măsură ce se schimbă clima trimite semnale de carbon și de avertizare către răsadurile vecine pentru a le da un avans pe măsură ce își asumă rolul mai dominant în ecosistem.
e360: Ați vorbit despre faptul că atunci când v-ați publicat prima dată lucrarea despre interacțiunea dintre arbori, în 1997, nu trebuia să folosiți cuvântul „comunicare” când era vorba de plante. Acum folosiți fără jenă expresii precum „înțelepciunea pădurii” și „copaci mamă”. Ați fost criticat pentru asta?
Simard: Probabil că sunt mult mai multe reproșuri decât cele pe care le aud eu. Am început să fac cercetări forestiere la începutul vârstei de 20 de ani, iar acum am în jur de 50 de ani, deci au trecut 35 de ani. Întotdeauna am fost foarte conștient de faptul că trebuie să urmez metoda științifică și să fiu foarte atent să nu merg dincolo de ceea ce spun datele. Dar vine un moment în care îți dai seama că acest tip de metodă științifică tradițională merge doar până la un anumit punct și că în păduri se întâmplă mult mai multe lucruri decât putem înțelege cu ajutorul tehnicilor științifice tradiționale.
Așa că mi-am deschis mintea și am spus că trebuie să aducem aspecte umane în acest lucru, astfel încât să înțelegem mai profund, mai visceral, ce se întâmplă în aceste creaturi vii, specii care nu sunt doar aceste obiecte inanimate. De asemenea, am început să înțelegem că nu este vorba doar de resurse care circulă între plante. Este mult mai mult decât atât. O pădure este un sistem de cooperare, iar dacă ar fi vorba doar de competiție, atunci ar fi un loc mult mai simplu. De ce ar fi o pădure atât de diversă? De ce ar fi atât de dinamică?
Pentru mine, folosirea limbajului comunicării a avut mai mult sens pentru că ne uitam nu doar la transferurile de resurse, ci și la lucruri precum semnalizarea de apărare și semnalizarea recunoașterii rudelor. Comportamentul plantelor, emițătorii și receptorii, aceste comportamente sunt modificate în funcție de această comunicare sau de această mișcare de lucruri între ele.
De asemenea, noi, ca ființe umane, ne putem raporta mai bine la acest lucru. Dacă ne putem raporta la ea, atunci ne va interesa mai mult. Dacă ne pasă mai mult de ea, atunci vom face o treabă mai bună în administrarea peisajelor noastre.
Dacă lăsăm copaci care susțin nu doar rețelele de micoriză, ci și alte rețele de creaturi, atunci pădurea se va regenera.
e360: Gândacul pinului de munte devastează peisajele vestice, ucigând pini și molizi. Ați fost coautor al unei cercetări despre ce efecte au atacurile gândacilor de pin asupra rețelelor de micoriză. Ce ați descoperit și care sunt implicațiile pentru regenerarea acestor păduri?
Simard: Acea lucrare a fost condusă de Greg Pec, un student absolvent la Universitatea din Alberta. Prima etapă (a atacului) se numește atac verde. Ei trec de la atacul verde la atacul roșu și apoi la atacul gri. Deci, practic, până în al treilea sau al patrulea an, arboretele sunt moarte.
Am luat sol din aceste arborete diferite și am cultivat în ele puieți de pin cu bușteni. Am constatat că, pe măsură ce timpul a trecut cu mortalitatea, acea rețea micorizică a devenit mai puțin diversă și a schimbat, de asemenea, enzima de apărare în răsadurile care au fost crescute în acele soluri. Diversitatea acestor molecule a scăzut. Cu cât arborii erau morți de mai mult timp, cu atât mai mică era diversitatea micorizilor și cu atât mai mică era diversitatea moleculelor de apărare în acei puieți.
Greg, analizând diversitatea fungică din acele arborete, a descoperit că, deși diversitatea fungică s-a schimbat, rețeaua micorizică era încă importantă pentru a ajuta la regenerarea noilor puieți care apăreau în subpământ.
Chiar dacă compoziția acelei rețele de micoriză se schimbă, aceasta este încă o rețea funcțională care este capabilă să faciliteze regenerarea noului arboret.
e360: Ce vă spune munca dvs. despre cum să mențineți reziliența în pădure atunci când vine vorba de exploatarea forestieră și de schimbările climatice?
Simard: Reziliența se referă, de fapt, la capacitatea ecosistemelor de a-și recupera structurile și funcțiile în cadrul unei game de posibilități. Pentru păduri, în special, copacii reprezintă fundația. Aceștia oferă habitat pentru celelalte creaturi, dar, de asemenea, fac ca pădurea să funcționeze. Reziliența într-o pădure înseamnă capacitatea de regenerare a copacilor. Se pot face multe pentru a facilita acest lucru datorită acestor rețele de micoriză, despre care știm că sunt importante pentru a permite regenerarea copacilor. Ceea ce lăsăm în urmă este foarte important. Dacă lăsăm copaci care susțin nu doar rețelele de micoriză, ci și alte rețele de creaturi, atunci pădurea se va regenera. Cred că acesta este pasul crucial, menținerea acestei capacități de regenerare a copacilor.
e360: Ați vorbit despre speranța că descoperirile dvs. vor influența practicile de exploatare forestieră din Columbia Britanică și nu numai. S-a întâmplat acest lucru?
Simard: Nu munca mea în mod specific. Începând cu anii ’80 și ’90, această idee de a păstra arborii mai bătrâni și moștenirile în păduri s-a impus din nou. De-a lungul anilor 1990, în vestul Canadei, am adoptat multe dintre aceste metodologii, care nu se bazau pe rețele de micoriză. Erau mai mult pentru fauna sălbatică și pentru a păstra lemnul pentru habitat pentru alte creaturi.
Dar, în cea mai mare parte, mai ales în ultimul deceniu și jumătate, se recurge în mare parte la tăieri la ras fără prea multă reținere. O parte din aceasta a fost determinată de epidemia de gândaci de pin de munte care este încă în desfășurare. Bunele practici forestiere care se dezvoltau au fost distruse de tăierea de salvare a acestor arbori muribunzi.
DE ASEMENEA DE LA YALE e360Sunt schimbările climatice care pun în pericol microbiomii lumii?
Cercetătorii abia încep să înțeleagă complexitatea microbilor din solul terestru și rolul pe care aceștia îl joacă în favorizarea ecosistemelor sănătoase. Acum, schimbările climatice amenință să perturbe acești microbi și funcțiile cheie pe care le asigură.CITEȘTE MAI MULT
Astăzi, oamenii încă mai încearcă să păstreze pădurile, dar nu este suficient. De prea multe ori sunt lăsați în urmă doar copaci simbolici. Începem un nou proiect de cercetare pentru a testa diferite tipuri de retenție care protejează arborii mamă și rețelele.
e360: Acesta este grantul pe care tocmai l-ați primit de la guvernul canadian pentru a reevalua practicile actuale de reînnoire a pădurilor?
Simard: Da, suntem foarte încântați de acest lucru. Testăm ideea de a păstra arborii mamă în diferite configurații – deci lăsându-i ca arbori singuri, ca grupuri, ca păduri de adăpost și apoi regenerând pădurea folosind un amestec de regenerare naturală și practici tradiționale de regenerare. Testăm aceste metode într-o serie de climate în pădurile de brad Douglas, de la foarte uscat și cald până la rece și umed. În total, vor fi aproximativ 75 de situri care vor traversa acest gradient climatic. Vom măsura lucruri precum ciclul carbonului, productivitatea și diversitatea păsărilor și insectelor. Și avem un mare interes din partea grupurilor First Nations din Columbia Britanică, deoarece această idee de arbori-mamă și de hrănire a noilor generații se potrivește foarte bine cu viziunea despre lume a First Nations.
.