Niche constraints drive differences between mycorrhizal fungal guilds in future range shifts

تحت أقدامنا، في التربة المظلمة للغابات والحقول والحدائق، تعيش شبكة واسعة وغير مرئية من الفطريات. هذه ليست عيش الغراب (المشروم) الذي نراه يظهر بعد المطر، بل هي كائنات تشبه الخيوط تشكل شراكات وثيقة مع جذور النباتات. يسميها العلماء الفطريات الجذرية (mycorrhizal fungi). إنها تعمل كامتداد للمجموع الجذري للنبات، حيث تمتد لجمع الماء والمواد المغذية التي لا يستطيع النبات الوصول إليها بمفرده. وفي المقபுل، يغذي النباتُ الفطرياتِ بالسكريات الناتجة عن ضوء الشمس. هذا التبادل جوهري للغاية لدرجة أنه يحدث في تسعين بالمائة من جميع أنواع النباتات على الأرض، مما يجعل هذه الفطريات مهندسين أساسيين للنظام البيئي العالمي؛ فهي تساعد في تنظيم كمية الكربون التي يخزنها الكوكب وكيفية تدوير العناصر الغذائية عبر التربة. ومع ذلك، ورغم أهميتها، فإننا نعرف القليل جداً عن أماكن عيش هذه الفطريات، أو مقدار المساحة التي تغطيها، أو كيف ستستجيب مع ارتفاع حرارة العالم.

لقد بدأت دراسة جديدة في ملء هذه الفجوة الهائلة في معرفتنا من خلال رسم خرائط لمواطن مئات من هذه الشركاء الفطريين. جمع الباحثون كمية هائلة من البيانات — أكثر من 115,000 عينة من الحمض النووي الفطري التي جُمعت من التربة والجذور في جميع أنحاء العالم. وباستخدام هذه البيانات، أنشأوا أطلساً مفصلاً لأماكن وجود 651 نوعاً شائعاً من هذه الفطريات حالياً. ثم استخدموا نماذج حاسوبية للتنبؤ بكيفية تغير نطاقات عيشها مع تغير المناخ خلال القرن القادم. ويكشف العمل أن ليس كل الفطريات مبنية بالطريقة نفسها؛ فبعضها "عامة" (generalists)، قادرة على التعايش في مجموعة متنوعة من الظروف، بينما البعض الآخر "متخصصة" (specialists)، تزدهر فقط في بيئات محددة للغاية. وهذا الاختلاف في المرونة هو ما سيحدد أي الفطريات ستنجو من التغيرات القادمة وأيها ستكافح لإيجاد مكان للعيش.

ركز الباحثون على مجموعتين رئيسيتين من هذه الفطريات. المجموعة الأولى، المعروفة باسم "الفطريات الجذرية الشجرية الداخلية" (arbuscular mycorrhizal fungi)، هي سلالة قديمة تشارك مجموعة واسعة من النباتات، من الأعشاب إلى الأشجار الاستوائية. أما المجموعة الثانية، وتسمى "الفطريات الجذرية الخارجية" (ectomycorrhizal fungi)، فهي أكثر تنوعاً وتميل للارتباط بأشجار مثل الصنوبر والبلوط والبتولا. ومن خلال تحليل الظروف البيئية حيث وُجد كل نوع، اكتشف الفريق أن هاتين المجموعتين تشغلان عالمين مختلفين تماماً. فالفطريات الشجرية الداخلية هي "رحالة" التربة؛ حيث توجد عبر نطاق أوسع بكثير من درجات الحرارة وأنماط هطول الأمطار وأنواع التربة. يمكنها العيش في الغابات الاستوائية الحارة والرطبة وكذلك في المناطق الأكثر جفافاً وبرودة. وفي المقابل، فإن الفطريات الجذرية الخارجية أكثر انتقائية؛ فهي تميل للتجمع في المناطق الحيوية الأكثر برودة وجفافاً، مثل غابات "البوريل" الشمالية والمناطق المعتدلة الباردة. مواطنها أكثر تقيداً، وهي أقل قدرة على تحمل طيف واسع من الظروف البيئية.

يمتد هذا الاختلاف في المرونة إلى ما يحرك وجودها في موقع معين. بالنسبة للفطريات الجذرية الخارجية، يعد المناخ هو القوة المهيمنة؛ فدرجات الحرارة وأنماط هطول الأمطار هي المفاتيح الأساسية التي تفتح لها أبواب النمو. أما الفطريات الجذرية الداخلية، فتتأثر بمزيج أكثر تعقيداً من العوامل؛ فبينما يهمها المناخ، يتشكل توزيعها أيضاً بقوة بفعل التربة المحلية، ونوع النباتات التي تنمو فوق الأرض، وحتى النشاط البشري مثل الحرق أو استخدام الأراضي. إنها أقل اعتماداً على المناخ العام وأكثر استجابة للتفاصيل المباشرة لحيّها المحلي. وهذا يشير إلى أن الفطريات الجذرية الداخلية تمتلك "نيشاً" (niche) أو حيزاً بيئياً أوسع، وهو المصطلح الذي يستخدمه العلماء لوصف النطاق الكامل للظروف التي يمكن للنوع تحملها. يمكن لهذه الفطريات التعامل مع مجموعة متنوعة أكبر بكثير من المواقف مقارنة بنظيراتها من الفطريات الجذرية الخارجية.

ثم نظرت الدراسة إلى المستقبل، باستخدام سيناريوهات المناخ المستقبلية لمعرفة كيف قد تتغير هذه النطاقات. وتتوقع النماذج اتجاهاً مثبطاً للهمم: ستتقلص مساحة العيش المناسبة لهذه الفطريات بالنسبة لجميع الأنواع تقريباً. وفي ظل سيناريو الانبعاثات العالية، حيث تستمر مستويات غازات الاحتباس الحراري في الارتفاع دون رادع، من المتوقع أن تنخفض المساحة الإجمالية التي يمكن لهذه الفطريات البقاء فيها بنسبة تقارب أربعة عشر بالمائة. وهذا يعادل فقدان حوالي 2.2 مليون كيلومتر مربع من الموائل. وهذا الفقد ليس موزعاً بالتساوي بين المجموعتين؛ فالفطريات الجذرية الخارجية، ذات الحيز البيئي الأضيق والأكثر اعتماداً على المناخ، من المتوقع أن تعاني أكثر من غيرها، حيث يُتوقع أن تتقلص نطاقاتها المناسبة بنسبة تقارب ستة وعشرين بالمائة في المتوسط. أما الفطريات الجذرية الداخلية، وبالرغم من قدرتها الواسعة على التكيف، ستفقد هي الأخرى مساحات، لكن نطاقاتها من المتوقع أن تتقلص بهامش أصغر، حوالي سبعة بالمائة.

وجد الباحثون أن الفطريات ذات الحيز البيئي الأصغر والأكثر تحديداً هي الأكثر عرضة لهذه التغييرات. بالنسبة لمجموعة الفطريات الجذرية الخارجية، هناك رابط واضح: كلما كانت التفضيلات البيئية للفطر أكثر محدودية، زاد احتمال اختفاء نطاقه مع تغير المناخ. ولم يكن هذا الارتباط واضحاً بنفس القدر بالنسبة للفطريات الجذرية الداخلية، التي يبدو أن قدرتها الواسعة على التكيف تحميها من أسوأ الآثار، على الأقل في هذه المحاكاة. كما سلطت الدراسة الضوء على أنه حتى داخل المجموعة الواحدة، يوجد تباين هائل؛ فقد تفقد بعض الأنواع من نفس الجنس معظم موائلها، بينما قد يكتسب أنواع أخرى من نفس العائلة مساحات جديدة أو تظل مستقرة. وهذا يعني أن مستقبل التنوع البيولوجي الفطري لن يكون تراجعاً موحداً، بل سيكون عملية إعادة ترتيب معقدة حيث تختفي بعض الأنواع المتخصصة وتستمر الأنواع العامة.

تقدم هذه النتائج خطاً مرجعياً حاسماً لفهم مستقبل الحياة تحت الأرض على كوكبنا. ولأن هذه الفطريات مرتبطة بعمق بصحة الغابات ودورة الكربون، فإن تراجعها قد يؤدي إلى تأثيرات متتالية تصل إلى ما هو أبعد بكثير من التربة. فإذا اختفت الفطريات التي تساعد الأشجار على امتصاص العناصر الغذائية، فقد تواجه الأشجار نفسها صعوبة في البقاء، مما قد يغير كيفية تخزين الغابات للكربون واستجابتها للجفاف. لا تدعي الدراسة أنها حلت لغز التوزيع الفطري، ولا أنها تأخذ في الاعتبار كل عامل، مثل سرعة انتقال الفطريات إلى مناطق جديدة أو كيفية تكيفها تطورياً. ومع ذلك، من خلال رسم خرائط للمواطن الحالية لهذه الكائنات ونمذجة مستقبلها، قدم الباحثون تحذيراً واضحاً: العالم يتغير بسرعة أكبر مما تستطيع بعض أهم شركائه تحت الأرض مواكبته، وقد تؤدي عواقب فقدان هذه الفطريات المتخصصة إلى إعادة تشكيل الأنظمة البيئية التي نعتمد عليها.