在地下，巨大的真菌網絡默默地支持著植物的生命。它們透過幫助將碳轉移到土壤中，在調節世界氣候方面發揮關鍵作用。現在，研究人員創建了第一張全球地圖，顯示了這些真菌在世界各地的地下真菌網絡的位置和數量。
該研究發表於 科學重點是叢枝菌根真菌，這是一組與地球上大多數植物形成夥伴關係的真菌。除了研究之外，科學家還發布了互動式視覺化工具，讓使用者可以探索如此規模的隱藏地下基礎設施。該地圖預計將幫助研究人員和政策制定者確定這些真菌網絡蓬勃發展的區域以及可能受到威脅的區域。
研究的主要發現：
- 世界各地的表土含有約 110 兆公里（約 68 兆英里）的叢枝菌根真菌網絡，由稱為菌絲的線狀結構組成。這個距離幾乎是地球到太陽距離的十億倍。
- 草原蘊藏著全球約 40% 的叢枝菌根真菌基礎設施。預計南蘇丹被洪水淹沒的草原和佛羅裡達州大沼澤地的網絡將特別密集。和青藏高原
- AM 真菌網絡每年將約 40 億噸二氧化碳轉移到土壤中。 （相當於人類所有二氧化碳排放量的 11%）
- 大型農地網路密度預計平均降低約50%。研究人員警告說，密度較低的真菌網絡可能會降低土壤儲存碳的能力。循環營養物質並抵抗環境壓力
支持植物生命的隱藏合作
叢枝菌根真菌，俗稱 AM 真菌，與全球約 70% 的植物物種形成互利關係。植物向真菌提供碳，真菌透過光合作用產生碳。而真菌則為植物提供養分和水。
這些地下網路充當生命基礎設施，有助於維持生態系統並將碳轉移到地下。 2025 年，研究人員發表了 地下菌根真菌多樣性的全球分析。 在 自然 並推出了一個名為「Underground Atlas」的數位平台，以幫助識別地表下的生物多樣性熱點。然而，到目前為止，科學家還沒有嘗試手動估計和繪製世界各地 AM 真菌網絡的物理密度和分佈圖。
繪製 110 兆公里的真菌網絡
為了製作新地圖，研究人員收集了世界各地 16,000 多個土壤核心的測量數據。然後，他們使用機器學習模型，結合了來自沙漠、苔原、森林和其他生態系統的環境數據。預測無法直接測量的區域的真菌網絡密度。
該團隊與 AMOLF 研究所的行為物理學小組合作，還使用機器人成像分析了實驗室條件下生長的超過 30 萬個活 AM 真菌菌絲。結合所有這些資料來源，研究人員可以估計全球網路的長度和總品質。
他們的分析顯示 AM 真菌網絡延伸約 110 兆公里。含有大約 300 兆噸的碳（是所有活著的人類質量的 4-6 倍）。
「這些真菌的重要性和巨大性怎麼強調都不為過，」地下網路保護協會 (SPUN) 的主要作者賈斯汀·史都華 (Justin Stewart) 博士說。 “僅僅一茶匙的土壤中就可以形成長達 10 米（32 英尺）的菌根網絡。”
地球的地下循環系統
科學家經常將菌根網路描述為世界的循環系統之一。這是因為它們透過地下生態系統運送碳、養分和水。
在健康的土壤中，這些真菌網絡可以將植物根部的有效覓食麵積擴大多達100倍，並提供植物80%以上的磷需求。
「隨著高解析度攝影領域新技術的出現，「透過結合新技術、機器學習和機器人技術，我們開始揭示長期隱藏在我們腳下的東西，」合著者、AMOLF 生物物理學家 Corentin Bisot 博士說。「我們正在了解真菌的複雜結構如何形成養分運輸網絡並幫助調節氣候。 」
全球真菌基礎設施新地圖
為了幫助視覺化結果，研究人員與屢獲殊榮的數據視覺化設計師 Moritz Stefaner 合作，創建了 菌根基礎設施圖。
該項目提供了世界真菌基礎設施最詳細的全球視圖。每 1 公里計算一次估算值。2 土地，但冰原和沒有足夠數據進行可靠預測的地區除外。
地圖背後的訊息是公開的。政府和其他決策者有一種新工具可以追蹤地下真菌群落的健康狀況。
進一步的工作 先前的研究 由許多相同作者發表於 自然該研究研究了真菌和菌根植物如何創建高效的碳和養分交換系統。研究人員測量了碳以高達 120 微米/秒的速度通過這些生命網絡的移動。 （如果在網路內（這些速度約為 400 公里/小時。）這項新研究透過探索這些流動如何在全球範圍內發揮作用來擴展這項工作。
對地下真菌生態系的威脅
研究人員也確定了值得關注的領域。
據估計，人工林的網絡密度約為森林生態系的一半。同時，森林草地估計約佔世界叢枝菌根生物量的40%。
儘管它很重要，但草原仍然是地球上受保護最少的生態系統之一。轉變為農業用地的速度是森林的四倍。
這項發現支持了先前的 SPUN 研究，該研究表明 95% 的叢枝菌根真菌生物多樣性熱點位於保護區之外。
對於 SPUN 執行董事、演化生物學家 Toby Kearse 博士來說，越來越多的證據強調需要將真菌納入氣候和保育規劃中。
“真菌在氣候和保護方面被忽視太久了。現在是改變這種軌蹟的時候了。”
基爾斯最近被任命為麥克阿瑟研究員，並獲得了泰勒獎，該獎項通常被稱為「麥克阿瑟研究員」。她因在植物和真菌之間關係方面的研究而獲得諾貝爾環境獎。
科學家還不知道什麼
「菌根真菌在地球上維持了數億年的生命。但我們對這些生命運輸系統的基礎設施如何分佈在世界各地仍然知之甚少，」合著者兼生物學家 Merlin Sheldrake 博士補充道。 “這項研究在了解地球循環系統如何運作方面向前邁出了令人興奮的一步。並提出了我們可以更好地與真菌合作的方法。以幫助應對我們這個時代從糧食安全到氣候變化的挑戰。”
不過，一張新地圖揭示了地球地下真菌網絡的巨大規模。但它也凸顯了科學知識上的重要差距。世界上大部分地區仍未進行抽樣。它為未來對世界上最重要和最不明顯的生態系統之一的研究提供了指導。
