Fungal succession in a cultured Norway spruce (Picea abies) forest

Abstract

Et av de mest sentrale temaene innen økologi er forholdet mellom biologisk mangfold og økosystem. Mange vedboende sopp er nedbrytere, med en viktig rolle i sirkulasjonen av materie og skaping av leveområder for andre vedråtningssopper i skogens økosystemer. Imidlertid er lite kjent om forholdet mellom suksesjon av soppsamfunn og ulike stadier av nedbrytning, spesielt i det tidlige stadiet før etableringen av fruktlegemer. I tillegg er det lite kjent også om etablering av sjeldne polyporesopper som brukes til overvåking av gammelskog.

Jeg studerte soppsamfunn i (i) stående trær med et hint av tørrhet, (ii) liggende trær som er delvis nedbrutt, har fortsatt bark og er utsatt for barkbiller og (iii) liggende trær som ikke har bark og er sterkt nedbrutt, i en gammeldyrket skog i Norge. Basert på åtte millioner avlesninger av dsDNA ITS-regionen, ble 1 275 501 OTU-er påvist i 48 DNA-prøver. Den store rikdommen av sopp ble presentert av 58 % var Ascomycota, 35 % var Basidiomycota, 1 % var Mortierellmycota og 1 % var Mucoromycota. Totalt ble 88 order oppdaget, og de vanligste av disse var Helotiales (39,2 %), Polyporales (14 %), Saccharomycetes (13,3 %). Totalt 31 polyporer (orden; Polyporales og Hymenochaetales) ble identifisert.

For det første var soppartsrikdommen relativt lik i stadiene «Leggende delvis nedbrutt» og «Leggende sterkt nedbrutt». Det var ikke-signifikante forskjeller, likevel var Shannon-indeksen høyest i det tidligste stadiet. Soppens artsrikdom økt med treforfall, dette har stor betydning for soppsamfunnet. Beta mangfold viste stor likhet mellom stadiene "Liggende sterkt nedbrutt" og "Liggende delvis nedbrutt". Soppartssammensetningen endres under substratsuksesjon. Interessant nok indikerte de høye verdiene i skiftfellesskap i stadiet "Liggende sterkt nedbrutt" sterkt dominert soppmikrobiom med gjærsopp (Saccharomycetes).

For det andre tildelte den trofiske modusanalysen sopp-OTUene til de viktigste guild: dyrepatogen, ectomycorrhizal, endofytt og saprotrofer. Saprotrofe sopp økte proporsjonalt når treverket var mer forfalt.

Til slutt er de sjeldne artene av polyporesopper som brukes i overvåking av gammel skog mer vanlig på senere stadier, men kan etableres tidlig. Arter som F.rosea og P.centrifuga ble registrert i alle nedbrytningsstadier.

One of the most central topics in ecology is the relation between biodiversity and ecosystem. Many wood-inhabiting fungi are decomposers, with an important role in the circulation of matter and creation of habitats for other wood decay fungi in forest ecosystems. However, little is known about the relation between succession of fungal community and different stages of decomposition, especially in the early stage before the establishment of fruiting bodies. In addition, little is known also about the establishment of rare polypore fungi that are used in monitoring old growth forests.

I studied fungal communities in (i) Standing trees with a hint of dryness, (ii) Laying trees that are partially decomposed, have still bark and are exposed to bark beetles and (iii) laying trees that has no bark and is highly decomposed, in an old-cultivated forest in Norway. Based on eight million reads of the dsDNA ITS region, 1 275 501 OTUs were detected in 48 DNA samples. The great richness of fungi was presented by 58 % were Ascomycota, 35% were Basidiomycota, 1 % were Mortierellmycota and 1% were Mucoromycota. In total 88 orders were recovered and the most common of these were Helotiales (39.2%), Polyporales (14%), Saccharomycetes (13.3%). A total of 31 polypores (order; Polyporales and Hymenochaetales) were identified.

In the first place, the fungal species richness was relatively similar among stages “Laying partially decomposed” and “Laying highly decomposed”. There were nonsignificant differences, nevertheless Shannon index was highest during the early stage. The fungal species richness increased with wood decay which is of great importance for fungal community. Beta diversity displayed highly similarity among stages “Laying highly decomposed” and “Laying partially decomposed”. The fungal species composition changes during substrate succession. Interestingly, the high values in shift community in stage “Laying highly decomposed” indicated strongly dominated fungal microbiome with yeast fungi (Saccharomycetes).

Secondly, the trophic mode analysis assigned the fungal OTUs to the main trophic modes: animal pathogen, ectomycorrhizal, endophyte and saprotrophs. Saprotrophic fungi increased in proportion when the wood were more decayed.

Finally, the rare species of polypore fungi used in monitoring of old-cultured forests are more common at later stages but can be established early. Species such as F.rosea and P.centrifuga were registered in all stages of decomposition.