Mikoriza — podzemna mreža šuma koju nismo videli

Ispod svake šume, ispod svakog livadskog travnjaka, ispod svakog zdravog vrtnog tla, odvija se komunikacija. Ne metaforički — doslovno, kroz hemijske signale koji putuju po nitima gljive koje su neraskidivo isprepletane sa korenima biljaka. Ova mreža — mikorizna mreža — starija je od kopnenih biljaka. Ona je, prema sadašnjem naučnom razumevanju, bila preduslov koji je biljkama uopšte omogućio da osvoje kopno pre 450 miliona godina. I mi smo je, tokom vekova intenzivne agrikulture i šumarstva, sistematski razarali, ne znajući ni šta razaramo.

Mikoriza (od grčkog mykos — gljiva i rhiza — koren) je simbiotski odnos između gljiva i korena viših biljaka koji se procenjuje da obuhvata između 80 i 90% svih biljnih vrsta na planeti. To nije rubna biološka kurioznost — to je osnovna strategija kojom većina kopnenih biljaka funkcioniše. Šuma bez mikorize nije šuma — to je skup drveća bez nervnog sistema.

Biologija mikorize: arhitektura simbijoze

Postoje dve glavne kategorije mikoriznih odnosa, različite po biologiji i po tome koje biljke i gljive uključuju. Arbuskularna mikoriza (AM) najrasprostranjeniji je tip: gljive iz odeljka Glomeromycota prodiru u ćelije korena i formiraju razgranate strukture zvane arbuskule — mesta gde se odvija razmena hraniva. AM je predominantna u travnjacima, tropskim šumama i u velikom broju poljoprivrednih kultura uključujući pšenicu, kukuruz i paradajz.

Ektomikoriza (EM) karakteristična je za drveće umerenih šuma — hrastove, bukve, borove, smreke, jele. Gljive ne prodiru u ćelije, nego formiraju omotač oko korena (mantle) i mrežu niti između ćelija (Hartigova mreža). EM gljive su one koje poznajemo kao jestive pečurke — vrganj, lisičarka, tartufi, šampinjon — čiji su plodnjaci samo vidljivi deo ogromne podzemne mreže.

Smith i Read (2008, Mycorrhizal Symbiosis, treće izdanje) daju najobuhvatniji pregled biologije mikorize i zaključuju da je mikorizna simbioza jedna od najvažnijih bioloških interakcija u kopnenim ekosistemima — kako po rasprostranjenosti, tako i po ekološkim funkcijama. Biljka daje gljivi do 20 do 30% ugljika koji fotosintetički fiksira — ovo je ogroman energetski doprinos. Zauzvrat, gljiva povećava efikasnu apsorpcionu površinu korena stotine do hiljade puta, omogućujući pristup fosforu, azotu, vodi i mikroelementima koji bi inače bili nedostupni.

Wood Wide Web: mreža koja komunicira

Termin koji je popularizovala biolog Suzanne Simard — Wood Wide Web — opisuje sposobnost mikoriznih mreža da prenose ne samo hraniva, nego i hemijske signale između biljaka. Simard i saradnici (1997, Nature) demonstrirali su u elegantnom eksperimentu sa radioaktivno obeleženim ugljenikom da ugljik putuje iz dominantnog stabla do podmlatka breze i jele kroz mikoriznu mrežu — i to u oba smera, zavisno od svetlosnih uslova i fotosintetskog kapaciteta svake biljke.

Kasnija istraživanja pokazala su da mikorizna mreža može prenosi i obrambene signale. Biljka napadnuta insektima ili patogenima šalje hemijske signale kroz mrežu koji aktiviraju obrambene gene u susednim biljkama pre nego što napad direktno dosegne. Babikova i saradnici (2013, Ecology Letters) eksperimentalno potvrdili su da biljke koje su mikorizno umrežene sa inficiranom biljkom aktiviraju obrambene mehanizme brže nego izolovane biljke.

Ovo ne znači da šuma ima svest ili da drveće razgovara u antropomorfnom smislu — naučnici upozoravaju na preciznost u interpretaciji. Ali znači da ekosistem funkcioniše kao integrisana celina u daleko većoj meri nego što su biološke nauke dugo pretpostavljale. Svako stablo nije izolovani individuum — ono je čvor u mreži. I kada sečemo stablo, sečemo i deo te mreže.

Pretnje mikoriznim mrežama: kako ih razaramo

Mikorizne mreže su osetljive na niz antropogenih perturbacija koje se odvijaju u modernom agrarnom i šumarskom pejzažu. Fosfatna đubriva — paradoksalno — potiskuju razvoj mikorize jer biljke kada imaju direktan pristup fosforu smanjuju investiciju u mikoriznu simbiozu. Ovo kratkoročno ne uzrokuje vidljiv problem, ali dugoročno osiromašuje mikoriznu zajednicu i smanjuje rezilijencu tla na stres.

Fungicidi — koji se primenjuju za zaštitu useva od bolesti izazvanih gljivama — nisu selektivni. Oni pogađaju i mikorizne gljive, koje su srodne patogenim gljivama. Smanjenje raznolikosti i gustine mikoriznih gljiva u konvencionalno obrađivanim njivama dokumentovano je u brojnim studijama. Verbruggen i saradnici (2010, Applied Soil Ecology) pregledali su efekte intenzivne agrikulture na AM gljive i zaključili da konvencionalne njive imaju dramatično reduciranu mikoriznu zajednicu u poređenju sa organskim njivama i prirodnim staništima.

Zbijanje tla — od teške mehanizacije — fizički razara mrežu hifa kroz koje se odvija transport. Oranica koja se duboko obre svake godine prekida kontinuitet mikoriznih mreža koje su se formirale tokom prethodne sezone. U sistemima bez oranja (no-till agrikultura), mikorizne mreže su znatno bogatije i aktivnije.

Fragmentacija šuma — kada veće šumske površine budu rasečene putevima, prugama i poljoprivrednim površinama — prekida kontinuitet ektomikoriznih mreža koje su neophodne za regeneraciju šume na novim površinama. Stabla u izolovanih šumskih fragmentima nemaju pristup punom spektru mikoriznih partnera koji su prisutni u kontinuiranoj šumi, što smanjuje njihovu otpornost na sušu, patogene i klimatske promene.

Mikoriza u agrikulturi i šumarstvu: primena znanja

Razumevanje mikorize otvara praktičan prostor za promenu agrarnih i šumarskih praksi. Komercijalni mikorizni inokulanti — preparati koji sadrže spore i hife AM ili EM gljiva — dostupni su na tržištu i demonstrirali su pozitivne efekte u brojnim eksperimentima. Vassilev i saradnici (2020, Agronomy) pregledali su studije o primeni mikoriznih inokulanta u poljoprivredi i zaključili da je efekat pozitivan i konzistentan, posebno u tlima sa osiromašenom mikoriznom zajednicom i niskim sadržajem fosfora.

U šumarstvu, inokulacija sadnica u rasadnicima sa odgovarajućim ektomikoriznim gljivama pre sadnje povećava preživljavanje i rast sadnica, posebno na otvorenim ili degradiranim staništima gde je prirodna mikorizna zajednica odsutna ili siromašna. Ovo je posebno relevantno za pošumljavanja — koja su Srbiji prioritet — gde sadnice bez mikoriznih partnera imaju znatno lošije izglede za preživljavanje.

No-till agrikultura, organsko đubrenje i smanjenje fungicidne aplikacije su sistemske promene koje podržavaju oporavak mikoriznih zajednica u obradivom tlu. Ove promene nisu samo ekološki ispravne — one su i ekonomski racionalne jer smanjuju troškove mineralnog đubrenja i povećavaju otpornost useva na sušu.