تحت الأرض، تدعم شبكات ضخمة من الفطريات بهدوء الحياة النباتية وتلعب دورًا مهمًا في تنظيم مناخ الكوكب من خلال المساعدة في نقل الكربون إلى التربة. الآن، قام الباحثون بإنشاء أول خرائط عالمية تُظهر أماكن وجود هذه الشبكات الفطرية تحت الأرض وكمية وجودها في جميع أنحاء العالم.
تتركز الدراسة، التي نُشرت في مجلة Science ، على الفطريات الجذرية الأربية، وهي مجموعة من الفطريات التي تشكل شراكات مع معظم النباتات على الأرض. جنبًا إلى جنب مع البحث، أطلق العلماء تصورًا تفاعليًا يسمح للمستخدمين باستكشاف النطاق الرائع لهذه البنية التحتية المخفية تحت الأرض. من المتوقع أن تساعد الخرائط الباحثين وصانعي السياسات في تحديد المناطق التي تزدهر فيها هذه الشبكات الفطرية وأين قد تكون مهددة.
الشراكات المخفية التي تدعم الحياة النباتية
تشكل الفطريات الجذرية الأربية، والمعروفة أيضًا باسم الفطريات AM، علاقات مفيدة متبادلة مع حوالي ~70% من أنواع النباتات في جميع أنحاء العالم. توفر النباتات الفطريات بالكربون الناتج من التمثيل الضوئي، بينما تزود الفطريات النباتات بالمعادن والمياه.
تعمل هذه الشبكات تحت الأرض كالبنية التحتية الحية التي تساعد على دعم النظم البيئية ونقل الكربون إلى الأرض. في عام 2025، نشر الباحثون تحليلًا عالميًا لتنوع الفطريات الجذرية تحت الأرض في مجلة Nature وأطلقوا منصة رقمية تُدعى الأطلس تحت الأرض للمساعدة في تحديد النقاط الساخنة المحتملة للتنوع البيولوجي تحت السطح. ومع ذلك، حتى الآن، لم يحاول العلماء تقدير ورسم الكثافة الفيزيائية وتوزيع شبكات الفطريات AM في جميع أنحاء العالم.
رسم خرائط لشبكات فطرية بطول 110 كوادريليون كيلومتر
لبناء الخرائط الجديدة، جمع الباحثون قياسات من أكثر من 16,000 عينة تربة تم جمعها حول العالم. ثم استخدموا نماذج تعليم الآلة التي دمجت بيانات بيئية من الصحارى والقارات والغابات ونظم بيئية أخرى للتنبؤ بكثافة الشبكات الفطرية في المناطق التي لم تتوفر فيها قياسات مباشرة.
بالتعاون مع مجموعة فيزياء السلوك في معهد AMOLF البحثي، استخدمت الفرق أيضًا التصوير الروبوتي لتحليل أكثر من 300,000 خيوط فطرية AM حية تم زراعتها في ظروف المختبر. سمح دمج جميع هذه المصادر للبيانات للباحثين بتقدير كل من الطول الكلي وكتلة الشبكة العالمية.
تشير تحليلاتهم إلى أن الشبكات الفطرية AM تمتد لحوالي ~110 كوادريليون كيلومتر وتحتوي على حوالي ~300 ميغاطن من الكربون (4-6 أضعاف كتلة جميع البشر الأحياء).
"من الصعب المبالغة في أهمية وضخامة هذه الفطريات،" قال المؤلف الرئيسي الدكتور جاستين ستيوارت، من جمعية حماية الشبكات تحت الأرض (SPUN). "قد يكون هناك ما يصل إلى 10 أمتار (32 قدمًا) من الشبكة الجذرية في مجرد ملعقة صغيرة من التربة."
غالبًا ما يصف العلماء الشبكات الجذرية بأنها واحدة من أنظمة الدورة الدموية على الأرض لأنها تنقل الكربون والمواد المغذية والمياه في جميع أنحاء النظم البيئية تحت الأرض.
في التربة الصحية، يمكن أن توسع هذه الشبكات الفطرية منطقة البحث الفعالة لجذور النباتات حتى 100 مرة وتوفر أكثر من 80 في المئة من احتياجات النبات من الفسفور.
"مع ظهور تقنيات جديدة في التصوير عالي الدقة، وتعليم الآلة، والروبوتات، نبدأ في كشف ما لطالما كان مخفيًا تحت أقدامنا" قال المؤلف المشارك، الدكتور كورنتين بيسو، وهو بيولوجي في AMOLF. "نتعلم كيف تنقل الأجساد المعقدة للفطريات المكونة للشبكات المواد المغذية وتساعد في تنظيم المناخ."
لمساعدة في تصور النتائج، تعاون الباحثون مع مصمم التصور البياني الحائز على جوائز موريز ستيفانر لإنشاء خريطة البنية التحتية الجذرية.
يوفر المشروع أكثر نظرة شمولية مفصلة حتى الآن للبنية التحتية الفطرية على الأرض. تم حساب التقديرات لكل كيلومتر مربع من اليابسة، مستثنية المناطق المجمدة والمناطق التي كانت فيها البيانات غير كافية لتوقعات موثوقة.
البيانات وراء الخرائط متاحة للجمهور، مما يوفر للحكومات وصانعي القرار أدوات جديدة لمراقبة صحة المجتمعات الفطرية تحت الأرض.
يعتمد العمل على أبحاث سابقة نُشرت من قبل العديد من نفس المؤلفين في مجلة Nature . تناولت تلك الدراسة كيف تنشئ الفطريات الجذرية والنباتات أنظمة فعالة للغاية لتبادل الكربون والمواد المغذية. قياس الباحثون حركة الكربون عبر هذه الشبكات الحية بسرعات تصل إلى 120 ميكرومتر/ثانية (إذا كان شخص ما داخل الشبكة، فإن هذه السرعات ستشعر وكأنها ~400 كم/ساعة). توسع الدراسة الجديدة ذلك العمل من خلال استكشاف كيفية عمل هذه التدفقات على نطاق كوكبي.
التهديدات للنظم البيئية الفطرية تحت الأرض
حدد الباحثون أيضًا مناطق تتطلب الانتباه.
تُقدر كثافات الشبكات في الأراضي الزراعية بحوالي نصف تلك الموجودة في النظم البيئية البرية. في الوقت نفسه، تحتوي المراعي البرية على حوالي ~40% من الكتلة الحيوية للفطريات الجذرية في العالم.
على الرغم من أهميتها، تبقى المراعي من بين أقل النظم البيئية المحمية على الأرض، ويتم تحويلها إلى أراضٍ زراعية بأربعة أضعاف السرعة مقارنة بالغابات.