Nutikalt looduselt õppides: metsainternetist ja seente abil taimede väetamisest

6. august 2015 kell 14:07



260Avaldame Therese-Liise Aasma blogis “Metsik aed” ilmunud põneva artikli “metsainternetist”, mis vahendab Cambridge’i ülikoolis läbiviidud uurimust selle kohta, et mullaseened võivad peagi saada uueks laiaulatuslikult kasutatavaks maheväetiseks ning see võib vähendada põlluharijate nõudlust tööstuslike fosfaatväetiste järele.

 

Looduses on vähe paiku, kus kedagi ei kasva ega ela. Mets on oma läbipõimunud suhete tõttu tervik. Me näeme ainult taimede maapealset osa, kuid mullas on peidus taime suurim osa taimest, juurevõrgustik. Keerulist võrgustikku, mida mükoriisaks nimetatakse, võib kutsuda ka “metsainternetiks” (wood wide web). Briti Kolumbia ülikooli ja Cambridge’i teadlaste uuringud taimede tihedast kooseksisteerimisest võivad muuta lähenemist nii põllumajandusele kui ka metsatööstusesse. Kahtluse alla on pandud ka põllukündmise kasulikkus, kuna on leitud, et põllumajanduses tõstab häirimata mullaelustik taimede suutlikkust imada mullast vett ning toitaineid ja võidelda kahjurite vastu.

Hyphae

Ilma seeneniidistiku abita jääb peaaegu 90% mulla potentsiaalsest toitainetevarust kasutamata, kuna taim ei ole seda ilma abita võimeline iseseisvalt kätte saama.

 

Puude ja seente koostöö

Mükoriisa ehk seenjuur on seeneniitidega kaetud ja/või läbipõimunud taimejuur. Paljud tuntud söögiseened moodustavad mükoriisa puudega. Selline kooseksisteerimise vorm ei ole looduses midagi haruldast. On teada, et umbes 95% taimeliikidest kuulub sugukondadesse, mis on iseloomult mükoriissed. Mükoriisa siseneb ilma kahjustusi tekitamata taimejuurtesse või kasvab nende peal. Taimejuurtega mutualistlikus suhtes olevad seenjuure liigid ilmusid planeedile vähem kui 200 miljonit aastat tagasi (taimed u 400 miljonit aastat tagasi).

Seeneniidistik suudab toitaineid taimedele omastatavasse vormi töödelda, saades vahetuskaubaks toitaineid, mida nemad ise toota ei suuda. Hinnanguliselt jõuab taime poolt fotosünteesi käigus fikseeritud süsihappegaasist ligi 30% ning süsivesikutest 10–40% mükoriisale. Vastutasuks varustab seenorganism taimi vajalike ainetega nagu fosfor, lämmastik, tsink, vask, kaalium jne. Seenevõrgustik võib juurte ulatust pikendada mitmete kilomeetriteni. Laiaulatusliku niidikestevõrgustiku abil suureneb ühe taime vee ja toitainete imamisjõud ning nii on taimedel suuremad võimalused nende omastamiseks.

 

Maa-alune mükoriisavõrgustik toimib kui puude (ja taimede) vaheline suhtlusvõrgustik

Briti Kolumbia Ülikoolis töötav metsaökoloog Suzanne Simard on mitmes väljaandes ning loengutel kõnelenud seeneniidistiku võrgustiku olulisusest metsakeskkonnas. Seenorganismid on puudega nii tihedas ühenduses, et keeruline on neid üksikult seisvateks omavahel toitainete ja valguse pärast võitlevateks indiviidideks pidada. Kesksel kohal metsa mükoriisavõrgustikus on emapuu, kes on tavaliselt teistest kõrgem ja vanem ning on ühendatud kõigi teiste puudega metsakoosluses.

nph_3069_f1

Ülal on diagramm mükoriisavõrgustiku ulatusest 30 x 30 meetri suurusel maa-alal, mis asub Briti Kolumbia sisemaa metsas. Siin on välja toodud ainult seal kasvavad harilikud ebatsuugad (Pseudotsuga menziesii), kes on kujutatud roheliste sakiliste servadega ringidena ning ainult kaks mükoriisa liiki. Reaalsuses kasvab seal paar puuliiki veel ning lisaks sadu erinevaid seenjuure liike. Mustad täpid on kohad, kuhu puuriti proovivõtmise jaoks augud, et juurepähkli (Rhizopogoni) olemasolu kindlaks teha. Sirgjooned märgivad, millise puu juured leiti igast puurimispaigast mükoriisa proove võttes. Täpikeste ümber olevad jooned märgivad iga seenorganismi teadaolevat kasvuulatust. Puul, mille kõrval on must joon, on teiste puudega kõige enam ühendusi.

 

1024px-rhizopogon_rubescens

Juurepähkel (Rhizopogon) kasvatab nn vale-trühvleid, mis on maa-alused spoore tootvad viljakehad. “Trühvel” hakkab valmides maa seest välja paistma. Juurepähkel kuulub samuti taimejuurtega partnerlussuhtes olevate seente hulka.

 

Eksperimentide käigus selgus, et seeneniidistik transpordib süsinikku, vett ja teisi toitained olenevalt sellest, millised puud neid aineid parasjagu kõige enam vajavad. Suuremad ja vanemad puud saadavad oma varudest lisa noorematele puudele. Vesi ja suhkrud liiguvad läbi mükoriisavõrgustiku vanematelt puudelt noorematele, mis varustab neid seni, kuni nad on võimelised ise piisavalt toitaineid ammutama. Raiudes maha metsa suurimad puud, katkeb suurem osa seenorganismide ja puude vahelistest ühendustest. Emapuud tuleks jätta puutumata, et uue metsa pealekasvu kiirendada.

birch-and-fir

Paberikask ja harilik ebatsuuga jagavad nii maad kui ka ressursse.

 

Lisaks sellele, et erinevatest põlvkondadest puud omavahel ressursse jagavad, suhtlevad üksteisega ka liigid, mis ei ole otseses suguluses. Uurimuses leiti, et harilik ebatsuuga ja paberikask (Betula papyrifera) jagavad üksteisega süsinikku olenevalt aastaajast. Paberikask saadab ebatsuuga seemikutele süsinikku, eriti kui noored puud juhtusid suvel varjulises kohas kasvama. Ebatsuuga saadab aga kasele süsinikku talvel, mil tollel lehti ei ole.

Mükoriisa võib aidata ka erinevatel puuliikidel kliimamuutustega paremini toime tulla. Kliima soojenemine on teinud ka paljude kahjurputukate elu põhjapoolsetel laiuskraadidel lihtsamaks. Alasid, kus varem kasvasid ebatsuugametsad, on hakanud asustama puuliigid, kes madalate temperatuuride pärast seal varem kasvada ei suutnud. Ebatsuugade laiaulatuslikul väljasuremisel (nii kliimamuutuste kui ka metsaraie tagajärjel) hakkab selle liigi asemel kasvama kollane mänd (Pinus ponderosa), kes on kõrgemate temperatuuride suhtes tolerantsem.

Teadlaste tiim uuris samuti, kas on võimalik, et mükoriisavõrgustik hõlbustab kliima muutumisel kollasel männil ebatsuugade asemele kasvamist.

1024px-offbearlakeroad_edit

Kollase männi mets Kaljumäestiku rahvuspargis USA-s Colorado osariigis

 

Mõlemad liigid võõrustavad tuhandeid seenjuure liike, millest mitmed on neil ka ühised. Kasutati võrku, et puude juuri üksteisest füüsiliselt eraldi hoida, kuid mis siiski võimaldas mükoriisa niidikestel taimede vahele kasvada. Kui ebatsuuga seemikult näpistati ära kõik okkad, saatsid nõrgestatud puu ja seenorganism kollase männi noorpuule mitte ainult toitaineid, vaid ka stressisignaale, mis stimuleeris männis kaitseensüümide sünteesi. Kahjurputukate rünnak võib esile kutsuda sarnase reaktsiooni. See valmistab puud ette sarnaseks rünnakuks, nagu langes osaks ebatsuugale. Toitainete kogused, mis puude vahel liikusid, olid märkimisväärsed, nimelt oli mõõdetud energiahulk sarnane hulgaga, mida kasutab puu paljunemisprotsessi läbiviimiseks.

Ei ole kindel, kas ebatsuuga saatis toitu ja kaitsesignaale kollasele männile omakasupüüdmatult või oli see lihtsalt puu loomulik ellujäämismehhanism, mille puhul stressis ebatsuuga saatis toitained mükoriisasse hoiule ning edastas üleliigsed ressursid mükoriisa kiire kasvu faasis olevale kollasele männile. Võimalik, et ebatsuuga käitus nii altruistlikult kui ka veidi pragmaatiliselt, kuna eksportides süsinikku seenevõrgustikku, võib see aidata toita puu enda lähedal kasvavaid seemikuid. Samuti on tõenäoline, et mükoriisa kaitses enda süsinikuvarusid, saates need hea tervise juures olevale usaldusväärsemale kollasele männile. Sel moel võib mükoriisa kaitsta kogu metsa tervikuna nii kliimamuutustest tingitud põua kui ka kahjurite rünnakute eest. Iidseid perfektsuseni viimistletud süsteeme hävitada püüdes jõuame ringiga ikka tagasi selleni, et oleme kõik omavahel ühenduses.

 

Mullaseened kui maheväetis

Mullaseened võivad peagi saada uueks laiaulatuslikult kasutatavaks maheväetiseks, kuna seniselt maapõuest kaevandatud fosfaadivarud on otsa lõppemas, selgus Cambridge’i ülikooli läbi viidud uurimusest.

Taimed, kes kasvavad seenorganismidega koos, saavad 70–100% fosfaatidest otseselt seenjuure niidikestest, sellel on suur kasutegur ning see võib peagi vähendada põlluharijate nõudlust tööstuslike fosfaatväetiste järele, et põldude saagikust tõsta. Katsetes riisiga leiti, et mulla seenjuured, mis suudavad kasvada isegi taimerakkude sees, muudavad riisitaimede geenide avaldumist – ergutades juurekasvu, mis paneb taime efektiivsemalt toitaineid omastama. Mükoriisa hüüfid (mis näevad välja justkui imepisikesed karvakesed), mis laienevad mullas kaugemale kui riisitaime juured ise ning pumpavad toitaineid, eriti fosfaati, otse rakkude keskmetesse. Taimedel, kellel elavad seenjuurte kolooniad, on rakuseinad õhemaks muutunud, mis stimuleerib omakorda taimede endi külgjuurte kasvu.

Riis kasvab kõige paremini hästi niisutatud põldudel, kuid paljudes paikades, kus varem riisikasvatusega tegeleti, ei ole enam selliseid tingimusi. 40% maa-alast, kus põhiline riisikasvatatus toimub, on muutunud kuivemaks. Katses kasutatud seenjuure liik kasvab aga paremini veidi kuivemates keskkonnatingimustes. Mükoriisa väetis võiks olla suureks abiks just neile, kes sellistes piirkondades riisikasvatusega tegelevad, näiteks Aasia ja Sahara kõrbest lõuna pool asuvatel aladel.

Loodetavasti saab mükoriisast peagi laialdaselt kasutatav maheväetis, mis asendaks vajaduse fosfaate kaevandada. See probleem vajab kiiret lahendust, sest fosfaatide kasutamine ja kaevandamine ohustab keskkonda, põhjustades näiteks põhjavee ulatuslikku saastumist. Samuti on leitud, et fosfaadimaardlates on varud otsa lõppemas ning intensiivse tarbimisvajaduse rahuldamiseks jätkub nendest veel 30–50 aastaks.

Teadlased otsivad võimalusi katsetada mükoriisaväetist nii suurtel riisi kui ka teisi kultuure (mais, nisu) kasvatavatel tavapõldudel, kuid keemiliste väetistega koos seenjuurega katseid teha ei ole võimalik. Taimed jälgivad oma toitainete vajadust ning kui taimes on juba piisavalt fosfaate, ei lase ta mükoriisal enam juurde siseneda.

 

Kuidas mükoriisa parandab mulla omadusi:

  • aitab tõsta mulla vee imamisvõimet ning muudab mulla põuakindlamaks
  • seeneniidikeste seinad sisaldavad limast ainet, mis tõstab mullaosakeste kokkukleepumisvõimet, parandades mulla struktuuri ning vähendades erosiooni
  • kuna mükoriisal puudub võime aktiivselt toksilisi elemente imada, väheneb taimede saastumise oht raskemetallidega (kaadium, plii)
  • põhjapoolsetel laiuskraadidel, kõrgmägedes ning mujal kivistel maastikel elav mükoriisa on võimeline lahustama kivimite pealmist osa, et varustada taimi toitainetega
  • soistel aladel leevendab seeneniidistiku olemasolu turbamuldade happelist mõju seal kasvavatele taimedele
  • soolakal pinnal kaitseb mükoriisa taimi kõrge soolakontsentratsiooni eest
  • samuti kaitseb seeneniidistik taimi kahjurite (näiteks nematootid) ja haiguste eest nii otseselt kui ka kaudselt (varustades taimi toitainetega)

Susanne Simard’i TedTalki saab vaadata siit:

 

Therese-Liise Aasma

 

Allikas: Metsik Aed

Tunnusfoto: scienceandbelief.org

 

NB! Telegram tegutseb tänu lugejate abile. Kui sinu arvates on Telegramis ilmuv info vajalik ja oluline, võid soovi ja võimaluse korral meid toetada. Telegrami lugeja vabatahtliku toetuse tegemiseks vajaliku info leiad siit.