丛枝菌根真菌：藏在脚下的“超级互联网”

地球上的以太网网线，总长度在千万到一两亿公里级；人类埋设的光纤，单根总长超过50亿公里。但即便如此，它和我们今天要说的“超级互联网”相比，仍然不值一提。

在我们的脚下，静静躺着一张古老、长期被大家忽略的巨网。它紧密连接着植物与土壤，深度参与水分和养分输送，并在陆地碳循环中发挥重要作用。它，就是菌根真菌网络。

2026年6月，《科学》杂志发表一项最新研究，首次为这张地下巨网绘出了全球密度及生物量地图。数据显示：仅在全球15厘米深的浅层表土中，活体菌丝长度即达约11亿亿公里——相当于地球到太阳距离的十亿倍，全球光纤总长的2200万倍。

而由它得出的系列信息，为我们测算全球土壤碳汇潜力，以及评估农业活动带来的生态威胁，提供了重要参考。

奇妙的微生物地下王国

地下为什么会存在如此庞大的一张网络？要回答这个问题，我们得先认识一群特殊的“地下工作者”：丛枝菌根真菌。

它是真菌的一种。日常我们所见真菌，多是蘑菇、木耳和霉菌等。它们区别于植物，没有光合作用能力，细胞结构也差异很大，因此生物学上将其单列一界。在生态系统中，真菌充当清道夫和共生伙伴的角色。

它们能分解有机物，推动物质循环。比如，将枯枝落叶、动物残骸等复杂有机物，分解成简单无机物，令其回归土壤，重新被植物利用。

还能与植物共生互利。许多真菌与植物根系形成“菌根”，帮助植物吸收水分和营养物质（尤其是磷、氮），同时从植物获取养分。这对植物繁荣至关重要。

丛枝菌根真菌，就是后者中分布最广的类型，也是土壤中起源最古老的植物共生真菌类群之一。早在约4.5亿年前，植物登陆大潮中，它就帮助当时根系尚不发达的原始植物，从水生环境转向陆地。

到现在，它们与超过70%的高等植物形成共生关系，依靠植物光合作用制造的糖类和脂类生活；同时作为回报，它们将细长菌丝探入植物根系够不到的土壤空间，帮助其搜寻水分养料。

据估计，它们最高能把植物根部的觅食面积扩大百倍。在某些条件下，丛枝菌根真菌甚至能包揽植物所需磷的80%和氮的20%。

之前，虽然深知其重要性，但科学家们对于这套菌丝网络的真正规模、全球分布及变化趋势，却长期缺乏全面认知。

新的全球菌根真菌地图

在新研究中，包括荷兰阿姆斯特丹自由大学在内的多国联合团队，汇总了全球322项研究中超过16000个土壤样本数据。他们将气候、土壤化学、植被类型等海量信息，输入机器学习模型，借此预测出全球不同地区土壤中的真菌菌丝密度。最终成功拼凑出第一张全球地下菌丝网络密度图。

此外，借助机器人显微成像技术，他们还对实验室培养的3种菌根真菌、5个菌株进行了超过 30万次菌丝横截面或宽度测量，用于计算平均菌丝半径。结合密度地图，最后推算得出，全球表层15厘米土壤中，活体丛枝菌根真菌的生物量，以碳计算大约为3亿吨，约为人类总生物量碳的4到6倍。

这个庞大数字，体现了土壤中真菌网络举足轻重的地位，它们是地球碳循环的重要一环，储存和吸收了相当规模的碳。

更有意思的是，研究还发现，菌根真菌网络最密集的地方，并非很多人以为的热带雨林，而是草原生态系统：它们承载了全球约40%的丛枝菌根真菌菌丝生物量。像美国佛罗里达大沼泽、南苏丹苏德湿地，以及我国青藏高原的草原区域，都显示出极高的菌丝密度，是地图上的热点区。

与之形成鲜明对比的是，人们赖以生存的农田区域，其土壤中的菌丝密度，比非农田生态系统平均低了约47%。高强度耕作、大量磷肥和氮肥输入、杀菌剂使用，以及植物多样性下降，都可能影响植物和真菌的合作关系，让地下菌丝网络变得稀疏和脆弱。这将导致包括土壤结构、养分循环、抗旱能力和碳储存潜力在内的一整套地下生态功能的削弱。

所以，这张地图反映的，远不止“地下有张巨网”这么简单。它更像在提醒我们，生态保护的视线，决不能仅停留在地表。深埋在草原、湿地、农田下的土壤、根系和真菌，同样是维系生态健康的重要基石，应该被放进同一张图景中，作为整体去理解和规划。

在那些未被探索的区域里，真菌与粮食安全、气候变化等全球挑战的关系，还等着人们进一步去观察了解。

策划制作

作者丨李旭 中国科学技术大学副教授

审核丨崔颖璐 中国科学院微生物研究所副研究员