Som en app för långväga leverans av mat utan någon synlig motorväg, svampar som associerar med grund-rotade buskar i tundran kommer åt djupa lager av kväve som frigörs genom upptining av permafrost. Resultaten av forskare från Northern Arizona University, meddelade denna vecka i Ny fytolog , kan förändra forskarnas förståelse av vem som får tillgång till näringsämnen från permafrost, och hur.

"Detta passar helt enkelt inte in i paradigmet för hur vi tror att dessa växter och deras mykorrhizapartner arbetar tillsammans, " sa huvudförfattaren Rebecca Hewitt från Center for Ecosystem Science and Society (Ecoss) vid NAU. "Tidigare, vi trodde att endast växter med utökade rotsystem kunde komma åt näringsämnen nära permafrostens töfront. Men vi såg att alla dessa växter använde djupt kväve, om de hade djupa rotsystem eller inte, antyder att mykorrhizapartner kan ge tillgång till djupet, kallt permafrostbord."

När forskare tävlar om att bättre förstå kolets kretslopp och hur en uppvärmning av Arktis kommer att påverka mängden växthusgaser i jordens atmosfär, denna upptäckt ger ledtrådar om vart kväve och kol som frigörs från upptinande permafrost kommer att ta vägen. Om det växande växtsamhället i tundran kan få tillgång till kväve när det frigörs från upptinande permafrost, då kan denna svampkoppling till töfronten hjälpa till att kompensera för kolförluster, eftersom mer kväve innebär mer växtbiomassa för att dra ner kol från atmosfären.

För att se vilka organismer som slukade kvävet från permafrosten, Hewitt och hennes team, inklusive senior författare och Ecoss-professor Michelle Mack, lagt till ett isotopiskt spårämne, kväve-15, att smutsa ner vid "töfronten, " eller där permafrost möter ofrusen "aktivt lager" jord, med långa nålar. Denna kväveisotop är tyngre än den vanligare kväve-14, och, som matfärg tappad i en blomvas, gör det möjligt för forskare att se exakt var det tar vägen. Teamet väntade i 24 timmar och skördade sedan växterna och tog prover på svampar från buskrotsspetsar och djupa aktiva lagerjordar. När de sekvenserade svamp-DNA och RNA, de kunde se vilka svampar som hjälpt växter att ta upp det tunga kvävet från permafrostbordet. Båda grundrotade erikoida mykorrhizabuskarna ektomykorrhizalstödda buskar hade fått kväveinfusioner från sina svamppartners.

Zoomar ut, denna studie kan få konsekvenser för forskare och datormodeller som förutsäger var kväve och kol tar vägen på både regional och global nivå. Hewitt sa att hittills, modeller som står för kväveutsläpp från permafrost behandlar det inte så mycket av en faktor i ekosystemskala. Men om alla växter kan utnyttja denna källa, det kan förändras.

"Det faktum att djupt kväve kan sugas upp och behållas i växtbiomassa, eller möjligen i svampbiomassa, betyder att det finns mindre kväve som ska svepas bort i floder eller som lustgas, " sa Hewitt.

För Hewitt, nästa steg är att lära sig mer om huruvida dessa rotassocierade svampar håller lite kväve för sig själva, och varför.

"Hur mycket av detta kväve är inlåst i svampar? Vi måste lära oss detta för att förstå hur mycket av den kvävepoolen som är tillgänglig för att gödsla växter i framtiden."