Plantele fynbos din Africa se mențin cu cele mai subțiri rădăcini din lume

Unele rădăcini de plante trag o linie în nisip – la propriu.

În Africa de Sud, vă puteți deplasa între pădure răcoroasă și verde și tufișuri însorite într-un singur pas. Aceste granițe înguste între ecosisteme dramatic diferite sunt menținute de o competiție intensă între rădăcinile plantelor, sugerează o nouă cercetare.

Fynbos – un tip de tufiș bogat în specii găsit doar în extremitatea suică a Africii – are de departe cele mai subțiri rădăcini dintre orice comunitate de plante din lume, raportează cercetătorii în 1 martie. Proceedings of the National Academy of Sciences. Aceste rădăcini care înghitesc nutrienți, plus unele adaptări care încurajează focul, ajută la transformarea fynbosului într-un tărâm auster în care numai plantele fynbos pot supraviețui.

Interesați de factorii care organizează natura la scări foarte largi, ecologistul Lars Hedin și colegii săi au dorit să se uite la locuri în care schimbările de mediu în timp pot schimba ecosistemul între două stări distincte.

Introduceți fynbos. Este un habitat scăzut, cu arbuști, care găzduiește o diversitate uimitoare de plante: peste 7.000 de specii, dintre care majoritatea nu se găsesc nicăieri în lume (SN: 24.08.2004).

„Este unul dintre sistemele cele mai diverse din punct de vedere floristic din lume”, spune Hedin, de la Universitatea Princeton. „Este în esență la fel de divers ca o pădure tropicală.”

Dar chiar lângă acest tărâm al minunilor fierbinți, plin de flori – cu aceeași climă și compoziție geologică subiacentă – se află pădurea luxuriantă afro-temperata, înfloritoare cu copaci înalți și mușchi, dar mai puține specii în general.

„Granița este la fel de ascuțită ca un metru. Este ca o tranziție binară, de la zero la unu”, spune coautorul studiului Mingzhen Lu, ecologist la Institutul Santa Fe din New Mexico. Aceasta este mult mai îngustă decât zona de tranziție dintre savană și pădurea tropicală, spune el, care poate apărea pe mulți kilometri.

Pentru a investiga ce stă la baza acestor granițe ascuțite, echipa a comparat mostre de rădăcină atât din fynbos, cât și din sistemele forestiere. Ei au efectuat, de asemenea, experimente de transplant, mutând plante de pădure afro-temperate în fynbos și urmărindu-le creșterea pe parcursul a patru ani. Cercetătorii au ținut rădăcinile plantelor fynbos departe de transplanturi și au manipulat nivelurile de nutrienți în unele parcele pentru a dezvălui factorii limitatori pentru plantele din pădure.

Când au fost ținuți departe de rădăcinile fynbos sau au oferit mai mult azot, copacii de pădure au crescut de cinci ori mai repede decât cei care au experimentat concurență sau dezavantaje nutriționale, a descoperit echipa. Acest lucru sugerează că plantele fynbos continuă să invadeze plantele departe prin monopolizarea accesului la nutrienți.

Sub suprafață, povestea devine și mai clară. Plantele fynbos au rădăcini lungi și subțiri care acționează ca niște rachete care caută nutrienți, șerpuind prin sol unde alte rădăcini nu pot ajunge.

„Acesta este un avantaj competitiv”, spune Hedin. „Aceasta este o armă subterană.”

Grosimea medie a vârfului rădăcinii în comunitatea de plante fynbos este de aproximativ 0,1 milimetri, sau aproximativ un sfert până la jumătate din grosimea oricărui alt sistem de rădăcină din lume. „Cele mai groase rădăcini de fynbos sunt încă mai subțiri decât cele mai subțiri [Afro-temperate] rădăcinile pădurii”, spune Lu.

În comparație cu plantele de pădure, rădăcinile fynbos sunt, de asemenea, de 10 ori mai lungi. Un gram de țesut rădăcină al unor plante fynbos – aproximativ masa unei chinuri – se poate întinde pe 15 lungimi de teren de fotbal.

Cercetătorii cred că fynbos creează „mizerie nutrițională” pentru orice plantă nonfynbos, făcând solul din jurul fynbos sărac în nutrienți cu rădăcinile lor hipereficiente. De asemenea, o mare parte a arbuștilor și ierburilor fynbos sunt foarte inflamabile, ceea ce face ecosistemul predispus la incendii deosebit de intense. Focurile ard atât de fierbinți încât volatilizează azotul din sol în aer, eliminând și acești nutrienți din zonă. În loc să-și modifice mediul înconjurător pentru a crește nivelul de nutrienți, plantele ar putea să facă opusul – sabotând aprovizionarea cu nutrienți – pentru a-și da puterea împotriva potențialilor invadatori.

crin de foc cu flori roșii
Un crin de foc (Cyrtanthus ventricosus) apare după un incendiu în solurile extrem de înfometate de nutrienți din ecosistemul fynbos din Africa de Sud.Mingzhen Lu

„Poți încerca să invadezi, nu vei avea nicio șansă”, spune Hedin.

Granițele pădurilor fynbos oscilează de-a lungul anilor între ciclurile de incendiu, pădurea umedă respingând în mare parte flăcările și fynbos în cele din urmă alungând infractorii.

O idee predominantă de multă vreme despre comunitățile ecologice mari, spune Hedin, este că acestea sunt în mare măsură determinate de factori nevii, cum ar fi clima, topografia și geologia, unde organismele se adaptează la condițiile localizate. Dar în acest caz – și poate și altele – „stări alternative stabile” apar dintr-un război purtat între organisme.

Descoperirile demonstrează modul în care piesele acestui puzzle – focul, trăsăturile plantelor deasupra și sub pământ și feedback-urile între sol și plantă, pentru a începe – luminează procesele din spatele creării și întreținerii celor două zone de vegetație coexistente, spune Gerlinde de Deyn, ecologist al solului. la Universitatea Wageningen și Cercetare din Țările de Jos nu sunt implicate în cercetare.

Subțirea plantelor fynbos este „uimitoare”, spune de Deyn, dar rolul ciupercilor asociate cu rădăcinile în ecosistem trebuie abordat. Aceste ciuperci sunt în mod normal puternic implicate în ciclul nutrienților din sol și ar putea contribui la absorbția eficientă a nutrienților de către rădăcini, mai degrabă decât rădăcinile să facă totul de la sine.

În fynbos, pot exista și lecții despre cum trăsăturile rădăcinilor ajută sau împiedică răspândirea plantelor invazive, spune Lu.