真菌可以帮助德克萨斯州的草应对气候变化

正如任何在10号州际公路上穿越德克萨斯州的人都可以告诉你的那样，孤星州是东西方交汇的地方。对于莱斯大学生物学家汤姆·米勒(Tom Miller)来说，东德克萨斯州潮湿的松树林和西德克萨斯州干涸的沙漠之间的巨大鸿沟也是一个活生生的实验室，他和他的学生可以在那里了解地图上找不到的边界。

“这是地球上最尖锐的干旱梯度之一，”米勒谈到从德克萨斯州东部到西部的气候变化时说。“这是物种的重要边界。许多发生在北美东部的物种在德克萨斯州达到了最西端的极限。

米勒是莱斯大学生物科学副教授，他和他的研究小组研究了范围极限，一个物种可以生存的地方和不能生存的地方之间看不见的生物分界线。在一个气候变化的世界里，这些线正在移动，米勒和他的学生想要学习和了解它们是如何移动的以及为什么移动。

Miller的团队在I-10沿线580英里长的八个野外地点研究草和其他物种，从路易斯安那州郁郁葱葱的拉斐特到德克萨斯州的沙质索诺拉州，在圣安东尼奥以西约170英里处。由于国家科学基金会的资助，他们开始了一项史无前例的研究，以确定德克萨斯州本土草及其隐藏的真菌伴侣之间的奇怪，古老的婚姻是否可以使植物更好地抵御由于气候变化而预计会更加频繁和严重的干旱。

“范围限制源于压力，”米勒说。“随着植物从非常潮湿的地方变成非常干燥的地方，它们的干旱压力会增加。我们预计干旱胁迫将成为许多物种，特别是东部物种，向西延伸距离的重要限制。因为你越往西走，干旱压力就越大。

“这项研究的独特之处在于，我们试图了解微生物和微生物共生体在确定植物范围限制方面所起的作用，”他说。

研究中的草种是在较冷的月份茁壮成长的品种。每个都拥有Epichloë内生植物，这是生活在植物内的共生真菌。为了换取在宿主体内过上受保护的生活，真菌为植物提供生物碱化学物质，先前的研究表明，这些化学物质既可以提高耐旱性，又可以通过使食草动物生病来阻止捕食。

在他们的实验中，米勒和他的学生从一些草中去除真菌伴侣，并将其留在其他草中。在每个田间，合作植物和非合作植物生长在彼此靠近的地块中，它们之间的差异揭示了真菌的影响。

“我们将在从路易斯安那州到西德克萨斯州的所有这些地方种植植物，我们将比较微生物效应的重要性，因为草从东到西，干旱压力增加，”他说。“这将使我们能够建立模型，告诉我们微生物在产生范围限制和可能扩展范围限制方面所起的作用。

“这是新的，”米勒说。“据我所知，这将是第一个这样做的研究。

全球变暖已经在提高德克萨斯州的气温，德克萨斯州气候学家办公室2021年的一份报告预测，到2036年，每年夏天的100度天数将比2001年至2020年的平均天数增加近一倍。

植物和动物的范围将随之变化，几个世纪以来定义德克萨斯州中部的干湿梯度可能会随着干旱变得更加频繁和更加强烈而发生变化。人们可能很容易想象耐旱和耐旱植物随着这种转变而前进，随后是所有依赖它们的昆虫和动物。但现实世界要复杂得多，米勒说。即使平均降雨量，土壤湿度和许多其他因素的微小变化也会以某种方式推动平衡。

“对于植物来说，还有一个问题是它们是否可以转移到一个新的范围，”他说。“大多数人依靠风或动物将他们的种子带到新的地方，气候变化可能会影响两者，使一些植物无法改变范围。

米勒说，更好地了解德克萨斯州本土草与其微生物伙伴之间的有益关系将解开范围转移难题的碎片，这些难题今天对生态学家，保护生物学家和其他跟踪物种范围的人来说是隐藏的。

“气候地图绘制到地理上的方式已经在改变，并将继续改变，”米勒说。“这些微生物关联对物种将如何应对气候变化意味着什么?微生物会促进向新栖息地的扩张吗?它们会潜在地抑制向其他栖息地的扩张吗?

“微生物关联是这个大规模生物地理问题的隐藏层，我们希望解锁该层，并为德克萨斯州的植物和动物将如何应对气候变化的更大讨论提供信息，”米勒说。

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