Föroreningar förändrar svamparna som ger mineralnäring till trädrötter, som skulle kunna förklara undernäringstrender i Europas träd.

En enorm studie av 13, 000 jordprover i 20 europeiska länder har visat att många trädsvampsamhällen är stressade av föroreningar, indikerar att nuvarande föroreningsgränser kanske inte är tillräckligt strikta.

För att få näring från jorden, träd värd svampar, känd som mykorrhizasvampar, i sina rötter. Dessa svampar får kol från trädet i utbyte mot viktiga näringsämnen, som kväve, fosfor och kalium, som de samlar upp från jorden. Vissa av dessa svampar är kända ovan jord från svamparna och tryffeln de bildar.

Detta symbiotiska förhållande mellan växt och svamp är avgörande för trädets hälsa. Nyligen genomförda studier har noterat tecken på undernäring av träd i hela Europa, som missfärgade löv eller blad som tappats från kronan, men mekanismerna bakom dessa symtom är oklara.

Nu, i en tioårig alleuropeisk studie ledd av Imperial College London och Royal Botanic Gardens, Kew, forskare har avslöjat att trädegenskaper och lokal luft- och jordkvalitet har stor inverkan på mykorrhiza.

Studien, publiceras idag i Natur , granskade 40, 000 rötter från 13, 000 jordprover på 137 skogsplatser i 20 europeiska länder. Detta gjorde det möjligt för författarna att upptäcka storskaliga trender i mykorrhizasamhällen, inklusive deras tolerans mot föroreningar.

Ledande forskare Dr. Martin Bidartondo, från Institutionen för livsvetenskaper vid Imperial och Kew Gardens, sa:"Det finns en alarmerande trend av undernäring av träd i hela Europa, som gör skogar sårbara för skadedjur, sjukdomar och klimatförändringar. För att se om förändringar i mykorrhiza kan ligga bakom denna trend, vi öppnade den "svarta lådan" med jord. Processer som sker i jord och rötter ignoreras ofta, antas eller modelleras, eftersom det är svårt att studera dem direkt, men det är avgörande för att bedöma trädens funktion.

"En viktig upptäckt av studien är att europeiska föroreningsgränser kan sättas alldeles för högt. I Nordamerika är gränserna satta mycket lägre, och vi har nu goda bevis för att de borde vara liknande i Europa. Till exempel, nuvarande europeiska kvävegränser kan behöva halveras. Våra träd i Europa är inte mer toleranta än de i Nordamerika - deras svampar lider bara mer."

Teamet fann att trädets egenskaper (art och näringsstatus) och de lokala miljöförhållandena (atmosfäriska föroreningar och markvariabler) var de viktigaste prediktorerna för vilka arter av mykorrhizasvampar som skulle finnas och deras förekomst.

Mineraler som kväve och fosfor är viktiga för livet, men i tillräckligt höga koncentrationer kan det vara skadligt, fungerar som föroreningar snarare än näringsämnen. Den nya studien upptäckte "tröskelvärden" för dessa element - koncentrationer över vilka mykorrhizasamhället förändras.

Vissa mykorrhizasvampar konkurreras ut av de som är mer toleranta mot föroreningar, såsom arter som kan dra nytta av överskottet av kväve från luftföroreningar.

Dessa ekosystemförändringar kan påverka trädens hälsa negativt. Till exempel, teamet föreslår att vissa förändringar i samhället leder till mer "parasitära" mykorrhiza:de som tar kol men ger lite tillbaka i form av näringsämnen.

Forskarna säger att dessa första storskaliga resultat bör användas för att designa nya djupgående studier av sambandet mellan föroreningar, jord, mykorrhiza, trädtillväxt och trädhälsa.

Första författaren Dr Sietse van der Linde som arbetade på Imperial och Kew Gardens under denna forskning sa:"Studien väcker många nya frågor om trädhälsa och mykorrhizas mångfald. Till exempel, vi fann att medan mykorrhiza är mer specialiserade än förväntat — dvs. majoriteten av arterna kommer bara att associeras med vissa typer av träd - specialsvampar var också mindre anpassningsbara till förändrade förhållanden."

Dr Laura M Suz, forskningsledare för mykologi vid Kew Gardens sa:"Tröskelvärdena som avslöjas i denna studie bör påverka hur vi sköter våra skogar. Från och med nu, med denna mängd ny information kan vi ta en bredare syn på svampar och skogar över hela kontinenten, och även designa nya svampövervakningssystem, använder denna studie som den första underjordiska baslinjen någonsin för att testa direkt för storskaliga förändringsfaktorer."

Dr. Bidartondo tillade:"Vi kan också nu undersöka nya frågor på djupet. Till exempel, vi förväntade oss inte att kaliumnivåerna skulle påverka mykorrhiza så starkt som de gjorde, men vi kan nu försöka avgöra varför det är, och vilken inverkan kaliumnivåerna har på våra skogar."