Rola grzybów saprotroficznych i mikoryzowych w procesach dekompozycji materii organicznej w ekosystemach torfowiskowych

Rozkład materiału roślinnego jest kluczowym procesem biogeochemicznym umożliwiającym obieg pierwiastków biogennych oraz pozostałych makro- i mikroelementów w biosferze. Specyficznym typem ekosystemów lądowych, gdzie procesy rozkładu są zahamowane i wskutek tego dochodzi do silnej akumulacji nierozłożonego materiału roślinnego, są torfowiska. Za podstawowy czynnik odpowiedzialny za akumulację złóż torfu uważa się zwykle wysoki poziom wód gruntowych wywołujący warunki beztlenowe ograniczające rozwój i aktywność destruentów. Badania z ostatnich 15 lat wykazały, że torfowiska są zasiedlone przez bogate zbiorowiska grzybów, wciąż jednak mało wiadomo na temat roli, jaką te organizmy mogą odgrywać podczas procesów rozkładu. Zupełnie nic nie wiadomo na temat ewentualnego udziału grzybów mikoryzowych w tych procesach, pomimo że w ekosystemach torfowisk występuje ich duże bogactwo gatunkowe. Poznanie tych zależności jest ważne, jeśli wziąć pod uwagę olbrzymi potencjał torfowisk do sekwestracji zasobów węgla oraz wrażliwość tych siedlisk na postępujące zmiany klimatyczne i zagrażające czynniki antropogeniczne. Z tego względu podjęto próbę interdyscyplinarnych badań, których główne cele stanowiło: (a) określenie roli grzybów w przebiegu procesów rozkładu materiału roślinnego różniącego się składem chemicznym (mech torfowiec oraz rośliny naczyniowe), w różnych warunkach żyznościowych i wilgotnościowych dwóch typów ekosystemów torfowiskowych; (b) ocena wpływu czynników siedliskowych (wilgotność, temperatura, odczyn gleby i wody, żyzność, zasobność w pierwiastki) na przebieg procesu rozkładu; (c) ocena wzajemnych związków pomiędzy czynnikami abiotycznymi (warunkami siedliskowymi) oraz czynnikami biologicznymi podczas rozkładu mchu torfowca oraz roślin zielnych. Badania prowadzono w latach 2010 - 2013 na dwóch typach torfowisk położonych na Pojezierzu Mazurskim. Badania rozkładu prowadzono z wykorzystaniem metody woreczków ściółkowych na wyznaczonych poletkach badawczych; materiał stanowiły pędy mchu torfowca kończystego w siedliskach ubogich, oraz obumarłe liście mozgi trzcinowatej i turzycy błotnej w siedliskach żyznych, a także krążki celulozy jako materiał standardowy. Woreczki z materiałem odzyskiwano wiosną, latem i jesienią w latach 2011-2012 oraz wiosną i jesienią 2013, cały okres badań objął 1097 dni rozkładu. Podczas badań przeprowadzono: (1) ocenę zmian warunków siedliskowych (temperatura powietrza, poziom wody gruntowej, właściwości fizyczno-chemiczne wód i gleb) zachodzących podczas rozkładu, (2) ocenę dynamiki rozkładu materiału roślinnego (ubytek masy, stała rozkładu) oraz materiału standardowego (ubytek masy celulozy), (3) ocenę dynamiki zmian zawartości wybranych pierwiastków oraz zmian wartości stosunków stechiometrycznych głównych pierwiastków biogennych (C, N, P) w materiale roślinnym w toku rozkładu, (4) ocenę dynamiki kolonizacji materiału roślinnego przez grzyby (ich biomasy wyrażonej zawartością ergosterolu) w toku rozkładu, (5) ocenę udziału biomasy korzeni kolonizujących rozkładany materiał roślinny i ogólną ocenę bogactwa gatunkowego zbiorowisk grzybów mikoryzowych z nimi związanych, (6) ocenę bogactwa gatunkowego i potencjalnych zmian sukcesyjnych zbiorowisk mikroskopijnych grzybów kolonizujących rozkładany materiał roślinny, (7) ogólną ocenę bogactwa gatunkowego zbiorowisk grzybów wielkoowocnikowych występujących w badanych siedliskach. Z przeprowadzonych badań wynika, że proces rozkładu dla dwóch badanych typów substratu roślinnego (mech torfowiec oraz rośliny naczyniowe) w dwóch typach żyznościowych torfowisk przebiega w odmienny sposób nie tylko ze względu na specyfikę składu pierwiastkowego materiału roślinnego, czy ze względu na zmieniające się podczas rozkładu warunki siedliskowe, ale również z powodu fundamentalnych różnic w składzie zbiorowisk destruentów, w tym ze zróżnicowanego udziału grzybów mikoryzowych. W wyniku niniejszych badań stwierdzono, że w ubogich wariantach torfowisk występowało stosunkowo duże bogactwo gatunkowe grzybów saprotroficznych i mikoryzowych, co przełożyło się na bardzo wysoką całkowitą biomasę grzybów kolonizujących badany materiał roślinny w trakcie rozkładu, a w związku z tym również na szacunkowy duży udział N i P pochodzenia grzybowego w całkowitej puli pierwiastków zawartej w rozkładanej biomasie roślinnej. Wykazano również, że najprawdopodobniej wskutek kolonizacji rozkładanego materiału roślinnego przez grzyby mikoryzowe, w toku dekompozycji mchu torfowca następowało uwalnianie N i zwiększanie wartości stosunku C/N, co w konsekwencji, o ile jest zjawiskiem powszechnie występującym, może powodować zahamowanie rozkładu na dalszych etapach i zwiększenie potencjału do akumulacji złoża torfowego w takich siedliskach. Wykazano, że bardzo zbliżone (w większości te same) czynniki siedliskowe (przede wszystkim powiązane z dostępnością pierwiastków biogennych oraz pozostałych makroelementów) wpływają zarówno na parametry związane z rozkładem materiału roślinnego, jak i na parametry związane z kolonizacją tego materiału przez grzyby. Z tego względu wydaje się, że czynniki mikrobiologiczne były w tych badaniach maskowane przez czynniki siedliskowe, a biorąc pod uwagę również wspomniane poprzednio wyniki, można stwierdzić że rola grzybów (saprotroficznych i mikoryzowych) w procesach rozkładu materiału roślinnego w badanych wariantach ubogich torfowisk jest bardzo istotna i w dużej mierze decyduje o specyfice przebiegu tych procesów. Badane warianty żyzne torfowisk odznaczały się bardzo ubogimi w gatunki zbiorowiskami grzybów wielkoowocnikowych, lecz bogactwo gatunkowe zbiorowisk mikroskopijnych grzybów saprotroficznych kolonizujących rozkładany materiał roślinny oraz ich biomasa były stosunkowo wysokie. Wysoka biomasa grzybów przełożyła się prawdopodobnie na ich potencjalnie duży wpływ na krążenie N i P, ponieważ znaczna część całkowitej zawartości tych pierwiastków w materiale roślinnym na poszczególnych etapach rozkładu mogła być pochodzenia grzybowego. Udział grzybów mikoryzowych w tych siedliskach był najprawdopodobniej znikomy, co zadecydowało o typowym przebiegu procesu rozkładu, z postępującą akumulacją N w materiale roślinnym i obniżaniem się wartości stosunku C/N w czasie. Wydaje się, że taki przebieg rozkładu (przynajmniej jeśli chodzi o nadziemną biomasę roślinną) w tych konkretnych siedliskach może mieć wpływ na osłabienie zdolności do odkładania złoża torfowego. Ponadto w odróżnieniu od siedlisk ubogich, w obu wariantach siedlisk żyznych odnotowano bogate zbiorowiska fauny glebowej, potencjalnie mającej duży bezpośredni wpływ na rozkład materiału roślinnego poprzez fragmentację czy mieszanie. Wykazano również, że w większości te same czynniki siedliskowe (dostępność pierwiastków biogennych oraz pozostałych makroelementów) wpływają zarówno na parametry związane z rozkładem materiału roślinnego, jak i na parametry związane z kolonizacją tego materiału przez grzyby, co także sugeruje „maskowanie” czynników biologicznych przez abiotyczne. W oparciu o uzyskane wyniki można stwierdzić, że rola grzybów (saprotroficznych) w procesach rozkładu materiału roślinnego w badanych wariantach żyznych torfowisk również jest istotna, ale o specyfice przebiegu tych procesów decyduje raczej skład i zróżnicowanie całego zespołu destruentów – bakterii, grzybów i bezkręgowców glebowych.