Мікориза: прихована мережа, що забезпечує живлення рослин, здоров’я ґрунту та стабільність врожаю

Мікориза — це симбіотичний зв’язок між корінням рослин і спеціалізованими ґрунтовими грибами. Цей зв’язок є одним із найважливіших біологічних процесів у наземних екосистемах і сучасному сільському господарстві, проте під землею він залишається практично непомітним. Завдяки мікоризним мережам рослини отримують доступ до води та поживних речовин, що знаходяться поза межами досяжності їхнього коріння, а гриби — до вуглецевих сполук, утворених у процесі фотосинтезу.

У сільському господарстві розуміння та підтримка мікоризи набувають дедалі більшого значення, оскільки фермери стикаються з погіршенням стану ґрунтів, неефективним використанням поживних речовин та стресовими факторами, пов’язаними зі зміною клімату. Мікоризні гриби сприяють кращому засвоєнню поживних речовин, підвищують посухостійкість та сприяють збереженню структури ґрунту в довгостроковій перспективі, що робить їх основою сталого рослинництва.

Що таке мікориза

Термін «мікориза» походить від грецьких слів mykes (гриб) та rhiza (корінь). Він описує взаємовигідні відносини, за яких гриби колонізують коріння рослин і простягають свої гіфи в навколишній ґрунт.

Мікориза (множина: мікоризи) — це симбіотичний союз — найчастіше мутуалістичний, хоча іноді й нейтральний або слабко патогенний — між грибом і коренями рослини. У рамках цього союзу гриб колонізує кореневу систему рослини-господаря і стає невід’ємною складовою взаємодії між ґрунтом і рослиною.

Мікоризні гриби колонізують коріння рослин двома основними способами:

• Внутрішньоклітинна колонізація, як це спостерігається у арбускулярних мікоризних грибах (АМГ), коли грибні структури утворюються всередині клітин кори кореня.

• Позаклітинна колонізація, як у випадку ектомікоризних грибів, коли гіфи грибів утворюють оболонку навколо коренів і проникають між клітинами, а не всередину них.

Мікориза є основоположним компонентом ґрунтового життя та ґрунтової хімії, впливаючи на кругообіг поживних речовин, агрегацію ґрунту та врожайність рослин у майже всіх наземних екосистемах.

Динаміка взаємовигідних мікоризних асоціацій

Мікоризи утворюють симбіотичні відносини з коренями переважної більшості наземних рослин. Хоча детально досліджено лише невелику частину видів рослин, дані свідчать про те, що приблизно 95 % родин рослин є переважно мікоризними.

У цьому взаємовигідному співвідношенні:

• Рослина постачає грибу вуглець у вигляді вуглеводів.

• Грибок забезпечує рослину водою та мінеральними речовинами.

Цей обмін не є пасивним. Він регулюється обома партнерами та динамічно реагує на наявність поживних речовин, стресові фактори навколишнього середовища та потреби рослин.

Обіг вуглецю та мінеральний обмін

У мікоризному симбіозі гриб отримує відносно постійний і безпосередній доступ до вуглеводів, таких як глюкоза та сахароза, що утворюються в результаті фотосинтезу. Ці вуглеводи транспортуються з тканин-джерел (переважно листя) до коренів, а потім передаються грибним партнерам.

Натомість рослина отримує користь від значно більшої здатності міцелію до поглинання води та мінеральних речовин. Ця перевага зумовлена тим, що у грибних гіфів, на відміну від коренів рослин, значно вищий показник співвідношення площі поверхні до об’єму.

Самі по собі коріння рослин можуть бути не в змозі ефективно засвоювати певні поживні речовини — зокрема фосфор, який часто міститься у формах, що погано переносяться або хімічно зв’язані в ґрунті, особливо в лужних або сильно вивітрених ґрунтах. Міцелій мікоризи може отримувати доступ до цих запасів фосфору та передавати їх рослині, що значно покращує засвоєння поживних речовин.

Механізми покращеного засвоєння поживних речовин

Механізми, за допомогою яких мікориза сприяє кращому засвоєнню поживних речовин, мають як фізичний, так і хімічний характер.

Фізичні механізми

Діаметр гіф мікоризи набагато менший, ніж навіть у найтонших коренів рослин. Це дозволяє їм:

• Дослідіть мікропори ґрунту, недоступні для коренів

• Виходити на кілька сантиметрів або метрів за межі зони виснаження кореневої системи

• У багато разів збільшити ефективну площу кореневої зони

Хімічні механізми

Клітинні мембрани грибів принципово відрізняються від мембран рослин. Мікоризні гриби можуть виділяти органічні кислоти та ферменти, які:

• Вивільнити зв’язані поживні речовини

• Витіснити іони з частинок ґрунту

• Підвищити розчинність поживних речовин у ризосфері

Завдяки цим механізмам мікориза є особливо корисною для бідних на поживні речовини, ущільнених або хімічно несприятливих ґрунтів.

Стійкість до хвороб та стресостійкість

Рослини, колонізовані мікоризними грибами, часто виявляють більшу стійкість до:

• Грунтні патогени

• Стрес, спричинений посухою

• Солоність

• Токсичність важких металів

Ці переваги зумовлені взаємодією низки факторів, зокрема покращеним поглинанням води та мінералів, зміною механізмів виділення кореневих ексудатів, фізичним заповненням вогнищ інфекції та посиленою активацією захисних механізмів рослини.

Роль у заселенні неродючих та деградованих ґрунтів

Рослини, що вирощуються на стерильних ґрунтах або штучних живильних середовищах, зазвичай розвиваються погано, якщо не додати мікоризні гриби. Без колонізації грибами засвоєння поживних речовин — особливо фосфору та мікроелементів — часто буває суттєво обмеженим.

У середовищах на ранніх стадіях сукцесії та на деградованих територіях відсутність мікоризних грибів може суттєво уповільнити приживлення та ріст рослин. Мікориза відіграє ключову роль у відновленні ґрунту, сприяючи приживленню рослинності та запускаючи процеси кругообігу поживних речовин.

Основні переваги та агрономічне значення мікоризи

Мікоризу широко вважають однією з найефективніших біологічних систем у природі, що сприяє підвищенню врожайності та водночас забезпечує екологічну стійкість. Протягом десятиліть досліджень її переваги неодноразово підтверджувалися для різних сільськогосподарських культур та екосистем.

До основних переваг належать:

• Розширення зон поглинання поживних речовин далеко за межі кореневої системи

• Покращення засвоєння фосфору та нерухомих мікроелементів, таких як цинк, мідь, залізо, молібден, кобальт і магній

• Підвищення інтенсивності фотосинтезу та утворення біомаси

• Підвищена стійкість до посухи, засолення, спеки та впливу важких металів

• Підвищена стійкість до збудників хвороб, що передаються через ґрунт та корені

• Покращення агрегації ґрунту та його структурної стабільності

• Внесок у забезпечення довгострокової родючості ґрунтів та відновлення земель

Мікоризні гриби також відрізняються надзвичайною витривалістю. Вони утворюють спочивальні структури, такі як спори, що дозволяє їм виживати в несприятливих умовах навколишнього середовища та відновлювати життєдіяльність, коли умови покращуються.

Екологічна широта та пристосованість

Мікоризи демонструють надзвичайну екологічну пристосованість. Вони зустрічаються в найрізноманітніших середовищах — від пустель і тропічних лісів до сільськогосподарських угідь помірного поясу та арктичних екосистем. Один вид мікоризи може утворювати симбіоз із широким спектром рослин-господарів, сприяючи стабільності та продуктивності екосистем у найрізноманітніших умовах.

Мікориза та стале сільське господарство

Мікориза — це єдина грибкова система, яка широко визнана як біодобриво завдяки своїй постійній і безпосередній ролі у засвоєнні поживних речовин. Покращуючи ефективність використання поживних речовин, мікориза дозволяє зменшити залежність від хімічних добрив — іноді навіть у значній мірі — при цьому зберігаючи або підвищуючи врожайність.

Вони також сприяють збереженню ґрунтів, стабілізуючи ґрунтові агрегати, зменшуючи ерозію та відновлюючи родючість деградованих земель.

Висновок

Мікориза — це не просто додатковий фактор росту рослин, а фундаментальна біологічна система, яка лежить в основі засвоєння поживних речовин, формування структури ґрунту, стійкості рослин та стабільності екосистем. Розширюючи функціональну кореневу систему та інтегруючи рослини у складні ґрунтові мережі, мікориза забезпечує сталу продуктивність як у природних, так і в сільськогосподарських системах.

Отже, підтримка функції мікоризи не є просто додатковим заходом для забезпечення довгострокового здоров’я ґрунту та стійкості сільськогосподарських культур — це є надзвичайно важливим.

Посилання та джерела

Сміт, С. Е., та Рід, Д. Дж. (2008). Мікоризний симбіоз (3-тє видання). Academic Press.
https://www.sciencedirect.com/book/9780123705266/mycorrhizal-symbiosis

Брундретт, М. С., та Тедерсу, Л. (2018). Історія еволюції мікоризних симбіозів та глобальне різноманіття рослин-господарів. «New Phytologist», 220(4), 1108–1115.
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14976

ван дер Хейден, М. Г. А., Мартін, Ф. М., Селосс, М. А. та Сандерс, І. Р. (2015). Екологія та еволюція мікоризи. «New Phytologist», 205(4), 1406–1423.
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13288

Продовольча та сільськогосподарська організація Об'єднаних Націй (ФАО). Біорізноманіття ґрунтів та екосистемні послуги.
https://www.fao.org/soils-portal/soil-biodiversity/en/

Джерело та автор фото: Premier Tech, https://www.pthorticulture.com/en-us/training-center/mycorrhizae-and-plants-make-great-allies та Вікісховище.

Мікориза у Вікіпедії:https://en.wikipedia.org/wiki/Mycorrhiza