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Structure and resilience of fungal communities in Alaskan boreal forest soils

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Abstract:

This paper outlines molecular analyses of soil fungi within the Bonanza Creek Long Term Ecological Research program. We examined community structure in three studies in mixed upland, black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP), and white spruce (Picea glauca (Moench) Voss) forests and examined taxa involved in cellulose degradation at one upland site. We found that soil horizon was the factor by which fungal communities were most strongly structured and that predictable turnover in upland fungal species occurred through succession. Communities from consecutive summers were not significantly different, indicating that interannual variation was small in relation to differences between forest types and soil horizons, yet the community at a seasonal study site underwent significant changes within a year. In each study, mycorrhizal fungi dominated the community. Fungi rather than bacteria appeared to dominate [13C]cellulose degradation, with strongest growth in taxa that were not dominant members of the untreated community, including members of the genus Sebacina. Overall, our results point to considerable interannual resilience juxtaposed with narrow niche partitioning and the capacity of individual taxa in these hyperdiverse communities to respond strongly to resource inputs and changes in other abiotic environmental parameters such as temperature. Our data double the cumulative total of fungal sequences in GenBank and together achieve a better picture of fungal communities here than for any other ecosystem on earth at this time.

Cet article décrit les analyses moléculaires effectuées sur les champignons du sol dans le cadre du programme de recherche à long terme en écologie de Bonanza Creek. Nous avons étudié la structure des communautés par le biais de trois études portant sur des forêts mixtes en milieu sec, d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) et d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et nous avons étudié les taxons impliqués dans la dégradation de la cellulose dans une station sèche. Nous avons trouvé que l’horizon du sol était le facteur prépondérant dans la structuration des communautés fongiques et que le renouvellement prévisible des espèces fongiques en milieu sec se produisait par l’entremise de la succession. Les communautés présentes d’un été à l’autre n’étaient pas significativement différentes indiquant que la variation interannuelle était faible comparativement aux différences entre les types de forêt et les horizons du sol. Par contre, la communauté présente sur le site d’une étude saisonnière a subi des changements significatifs à l’intérieur d’une année. Dans chaque étude, les champignons mycorhiziens dominaient la communauté. Les champignons plutôt que les bactéries semblaient dominer la dégradation de la [13C]cellulose; la plus forte croissance a été observée parmi les taxons qui n’étaient pas des membres dominants de la communauté non traitée, incluant des membres du genre Sebacina. Globalement, nos résultats font ressortir la grande résilience interannuelle juxtaposée à d’étroites niches écologiques ainsi que la capacité de taxons particuliers dans ces communautés hyper diversifiées de réagir fortement aux apports de ressources et à la variation d’autres paramètres environnementaux. Nos données viennent doubler le total cumulatif de séquences fongiques dans GenBank et ensemble donnent à ce jour une meilleure image des communautés fongiques ici que dans n’importe quel autre écosystème ailleurs dans le monde.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2010

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