Kan svampe hjælpe græsset i Texas med at klare klimaændringer?

Som alle, der har krydset Texas på Interstate 10, kan fortælle dig, er Lone Star State, hvor øst møder vest. For Rice Universitys biolog Tom Miller er den skarpe skel mellem East Texas' fugtige fyrreskove og West Texas' udtørrede ørken også et levende laboratorium, hvor han og hans elever kan lære om grænser, der ikke findes på kort.

"Det er en af ​​de skarpeste tørhedsgradienter på planeten," sagde Miller om det klimatiske skift fra øst til vest, Texas. "Og det er en vigtig grænse for arter. Mange arter, der forekommer i det østlige Nordamerika, rammer deres vestligste grænser i Texas."

Miller, en lektor i biovidenskab ved Rice, og hans forskergruppe studerer rækkeviddegrænser, usynlige biologiske skillelinjer mellem, hvor en art kan overleve, og hvor den ikke kan. I en verden med skiftende klima bevæger disse linjer sig, og Miller og hans elever ønsker at studere og forstå, hvordan de bevæger sig og hvorfor.

Millers team studerer græsser og andre arter på otte marksteder langs en 580-mils strækning af I-10 fra frodige Lafayette, Louisiana, til det sandede Sonora, Texas, omkring 170 miles vest for San Antonio. De har påbegyndt en første af sin slags undersøgelse for at finde ud af, om et mærkeligt, gammelt ægteskab mellem indfødte Texas-græsser og deres skjulte svampepartnere kunne positionere planterne til bedre at modstå tørker, der forventes at være hyppigere og mere alvorlige pga. klimaændringer.

"Rækkeviddegrænser opstår fra stress," sagde Miller. "Efterhånden som planter går fra meget våde til meget tørre steder, stiger deres tørkestress. Vi forventer, at tørkestress er en vigtig grænse for, hvor langt mod vest mange arter kan nå det, især østlige arter. For jo længere mod vest man kommer, større tørkestressen.

"Det unikke ved denne undersøgelse er, at vi forsøger at forstå den rolle, som mikrober og mikrobielle symbionter spiller i bestemmelsen af ​​planters rækkevidde," sagde han.

Græsarterne i undersøgelsen er sorter, der trives i køligere måneder. Hver er vært for Epichloë-endofytter, symbiotiske svampe, der lever inde i planten. Til gengæld for at leve et beskyttet liv inde i deres værter, forsyner svampene planterne med alkaloidkemikalier, som tidligere undersøgelser har vist både forbedrer tørketolerance og modvirker prædation ved at syge græsædende dyr.

I deres eksperimenter fjerner Miller og hans elever svampepartneren fra nogle græsser og efterlader den i andre. På hvert marksted dyrkes partnere og ikke-partnere planter i parceller tæt på hinanden, og forskellen mellem dem afslører virkningerne af svampen.

"Vi vil plante alle disse steder fra Louisiana til det vestlige Texas, og vi vil sammenligne, hvor vigtig den mikrobielle effekt er, når græsserne går fra øst til vest, og deres tørkestress stiger," sagde han. "Det vil give os mulighed for at bygge modeller, der vil fortælle os, hvilken rolle mikroberne spiller i at generere rækkeviddegrænser og muligvis udvide rækkeviddegrænser.

"Det er nyt," sagde Miller. "Så vidt jeg ved, vil dette være den første undersøgelse, der gør det."

Global opvarmning hæver allerede temperaturerne i Texas, og en rapport fra 2021 fra Texas State Climatologist's kontor forudsiger, at antallet af 100-gradersdage hver sommer næsten vil fordobles i 2036 sammenlignet med det gennemsnitlige antal af sådanne dage fra 2001-2020.

Områder af planter og dyr vil skifte som reaktion, og den våd-tørre gradient, der har defineret det centrale Texas i århundreder, kan ændre sig, efterhånden som tørker bliver hyppigere og mere intense. Man kunne sagtens forestille sig tørke-tolerante og tørke-intolerante planter, der marcherer lige sammen med et sådant skifte, efterfulgt af alle de insekter og dyr, der er afhængige af dem. Men den virkelige verden er langt mere kompleks, sagde Miller. Selv små variationer i gennemsnitlig nedbør, jordfugtighed og mange andre faktorer kan presse balancen på den ene eller den anden måde.

"For planter er der også spørgsmålet om, hvorvidt de kan skifte til et nyt sortiment," sagde han. "De fleste er afhængige af enten vinden eller dyrene for at transportere deres frø til nye steder, og klimaændringer kan påvirke begge dele, hvilket gør rækkeviddeskift umuligt for nogle planter."

Bedre forståelse af det gavnlige forhold mellem indfødte Texas-græsser og deres mikrobielle partnere vil låse op for brikker af det områdeskiftende puslespil, som i dag er skjult for økologer, naturbevaringsbiologer og andre, der sporer arternes rækkevidde, sagde Miller.

"Måden klimakort på geografi er allerede ved at ændre sig og vil fortsætte med at ændre sig," sagde Miller. "Hvad betyder disse mikrobielle associationer for, hvordan arter vil skifte som reaktion på klimaændringer? Vil mikrober lette ekspansion til nye levesteder? Kan de potentielt hæmme ekspansion til andre levesteder?"

"Mikrobielle foreninger er et skjult lag i dette storstilede biogeografiske problem, og vi ønsker at låse op for dette lag og informere denne større diskussion om, hvordan planter og dyr i Texas vil reagere på klimaændringer," konkluderede Miller. + Udforsk yderligere

Historien om tørkeeksponering forbedrer genopretningen af ​​græsarealer efter efterfølgende tørke