在森林、草原、湿地乃至许多农田之下，隐藏着一个庞大的地下真菌网络，它支撑着植物生命，并在全球碳循环中扮演着关键角色。科学家们如今首次绘制出全球地图，揭示了这些网络的位置及其在全球的分布规模。这项发表于《科学》杂志的研究聚焦于丛枝菌根真菌，并同步发布了交互式可视化工具，展现了这一隐藏生物基础设施的惊人尺度。新地图有望帮助科学家和政策制定者识别这些真菌网络繁荣或面临风险的区域。

惊人的规模与碳封存能力

研究的关键发现令人震撼：全球表层土壤中，丛枝菌根真菌网络的总长度约为110京公里（约68京英里），这一距离几乎是地球到太阳距离的10亿倍。这些网络由称为菌丝的微观管状结构组成。更令人瞩目的是，这些真菌网络每年将约40亿吨二氧化碳当量封存于土壤中，相当于人类活动相关二氧化碳年排放量的11%。研究还指出，草地生态系统承载了全球约40%的丛枝菌根真菌基础设施，而南苏丹的洪泛草原、佛罗里达大沼泽地和青藏高原被预测为网络密度极高的区域。

研究方法与科学原理

丛枝菌根真菌与全球约70%的植物物种形成互利共生关系：植物通过光合作用向真菌提供碳，真菌则向植物回馈水分和养分。这些地下网络如同活的“基础设施”，扩展了植物根系的有效范围达100倍，并供应植物所需80%以上的磷。为绘制地图，科学家们整合了全球超过16,000个土壤样本的数据，并利用机器学习模型结合沙漠、森林、苔原等生态系统的环境信息，预测了未直接采样区域的网络密度。研究团队还与阿姆斯特丹AMOLF研究所的“行为物理学”小组合作，利用机器人成像技术分析了实验室培养的超过30万条活体菌丝以校准模型。基于这些数据，研究人员估计全球丛枝菌根真菌网络含有约3亿吨碳，是全体人类生物量的4至6倍。

“很难夸大这些真菌的重要性和巨大规模，”研究第一作者、地下网络保护协会的Justin Stewart博士表示，“一茶匙土壤中可能就有长达10米的菌根网络。”共同第一作者、AMOLF生物物理学家Corentin Bisot博士补充道：“随着高分辨率成像、机器学习和机器人技术等新技术的出现，我们开始揭示长期隐藏在我们脚下的世界。我们正在了解网络形成真菌的复杂身体如何运输养分并帮助调节气候。”

威胁与未来展望

研究也揭示了这些地下系统面临的潜在风险。预测显示，农田中的菌根网络密度平均比野生生态系统低约50%。同时，草原是全球保护最薄弱的生态系统之一，其转化为农业用地的速度是森林的4倍。此前SPUN科学家的研究已表明，95%的丛枝菌根真菌生物多样性热点位于保护区之外。进化生物学家、SPUN执行主任Toby Kiers博士强调：“真菌在气候和保育领域被忽视太久了。现在是时候改变这一轨迹了。”尽管揭示了非凡的规模，研究人员强调仍有大量未知领域。生物学家Merlin Sheldrake博士指出：“菌根真菌已塑造地球生命数亿年，但我们对其分布的理解仍太少。这项研究是理解这一行星级循环系统如何运作的激动人心的一步，并提示我们如何更好地与真菌合作，以应对从粮食安全到气候变化等时代挑战。”