腳下有條110千萬億公里超級公路！全球菌根真菌地下網(wǎng)絡(luò)分布圖

海潮·導(dǎo)讀

《科學(xué)》發(fā)表的一個最新研究，繪制了首張全球菌根真菌“地下網(wǎng)絡(luò)”分布圖。研究團隊從全球采集超16000個土壤樣本，估算出全球表土中蘊藏著約110千萬億公里的菌根真菌網(wǎng)絡(luò)，長度相當(dāng)于地球到太陽距離的十億倍。這些網(wǎng)絡(luò)是維系植物生命和調(diào)節(jié)氣候的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，每年向土壤輸送約40億噸二氧化碳當(dāng)量（占全球人為碳排放的11%）。但，該研究也揭示了農(nóng)業(yè)活動的巨大威脅：大規(guī)模農(nóng)田的菌根網(wǎng)絡(luò)密度比野生生態(tài)系統(tǒng)平均低50%，而全球約95%的菌根真菌生物多樣性熱點位于現(xiàn)有自然保護區(qū)之外。

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出品 | 海潮天下

在關(guān)于氣候變化和生態(tài)保護的討論中，大眾傳播總是習(xí)慣了把目光投向看得見的地方——森林砍伐、消融的冰川，或是工廠煙囪里冒出的濃煙……但剛剛，2026年6月11日發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志的一項標(biāo)志性研究中，科學(xué)家們撕開了地表的一角，向世人展示了一個顛覆認(rèn)知的地下世界——在我們腳下的泥土里，其實縱橫交錯著一個規(guī)模龐大到近乎科幻的真菌網(wǎng)絡(luò)。

▲上圖：科學(xué)家近期在地球表面之下發(fā)現(xiàn)了一個龐大的地下真菌網(wǎng)絡(luò)。這個隱秘的生態(tài)系統(tǒng)在默默支撐著陸地生態(tài)的同時，還發(fā)揮著調(diào)節(jié)全球氣候的重要作用。本圖詳細(xì)展示了全球范圍內(nèi)叢枝菌根真菌（AM真菌）的菌絲密度分布格局。?Truth & Beauty / Moritz Stefaner, SPUN Justin Stewart

在生態(tài)學(xué)研究中，全球叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，簡稱AM真菌）并不陌生。它們是一類必須依賴宿主植物才能生存的土壤真菌，與約70%的陸地植物存在共生關(guān)系，植物向其輸送光合作用產(chǎn)生的碳，真菌則負(fù)責(zé)從土壤中獲取磷、氮和水分，再反饋給植物。問題在于，這種交換發(fā)生在極其細(xì)微的菌絲結(jié)構(gòu)中，而菌絲又分布在全球各類土壤內(nèi)部，因此，長期以來很難對其整體規(guī)模形成統(tǒng)一估計。

這項由地下網(wǎng)絡(luò)保護協(xié)會（SPUN）聯(lián)合多國學(xué)者完成的研究，首次為全球土壤中的叢枝菌根真菌繪制了一張高清的“地下網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施圖”。

其數(shù)據(jù)極其震撼，全球表層土壤中所隱藏的這些真菌網(wǎng)絡(luò)，總長度達到了驚人的110千萬億公里。

這個數(shù)字，相當(dāng)于地球到太陽距離的近10億倍，哪怕你只是在自家花園里隨便挖起一茶匙健康的泥土，里面包裹的菌絲長度都能達到10米。

▲上圖：竹類的地下莖（竹鞭）在節(jié)間萌發(fā)根系以錨固土壤、保持水土，還與土壤中的真菌網(wǎng)絡(luò)存在著密不可分的共生關(guān)系。這些肉眼難以察覺的地下真菌，借著密集的菌絲網(wǎng)絡(luò)與竹子根系深度融合，在貧瘠的紅壤中默默協(xié)助宿主植物吸收水分與關(guān)鍵礦物質(zhì)。?Linda Wong 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

Marine Biodiversity

時速400公里的地下“控碳機器”

在地下，這些真菌是約70%陸地植物的“生死之交”。

由于自身無法進行光合作用，真菌極度渴望植物通過陽光合成的碳；作為交換，它們用自己比植物根系精細(xì)千百倍的菌絲在土壤中織成密網(wǎng)，將植物的吸水和覓食范圍瞬間擴大上百倍，源源不斷地為宿主輸送關(guān)鍵礦物質(zhì)。

在生態(tài)學(xué)家眼里，這個網(wǎng)絡(luò)更像是地球的“血液循環(huán)系統(tǒng)”。

在微觀鏡頭下，碳元素在菌絲內(nèi)部的流動速度，若是換算成人類視角的相對速度，相當(dāng)于時速400公里的高鐵在地下穿梭。這種高效的輸送，帶來了極其龐大的吞吐量，全球真菌網(wǎng)絡(luò)每年向地下土壤轉(zhuǎn)移約40億噸的二氧化碳當(dāng)量，幾乎吃掉了全球人類每年因工業(yè)、交通等活動產(chǎn)生碳排放的11%。

為了推算出這個宏觀數(shù)字，該研究團隊的工作方式不亞于進行一場“地球人口普查”。

他們整合了全球不同生態(tài)系統(tǒng)的16000多個土壤樣本。由于直接觀測無法覆蓋全球，他們把這些數(shù)據(jù)與環(huán)境變量結(jié)合，建立了機器學(xué)習(xí)模型，用來推算不同地區(qū)的菌絲密度變化。

在模型之外，還有一部分來自實驗室測量。研究團隊選取了兩種分布較廣的叢枝菌根真菌：根內(nèi)根孢囊霉（Rhizophagus irregularis）和多變球囊霉（Glomus versiforme），在可控條件下培養(yǎng)，并利用高分辨率成像記錄菌絲結(jié)構(gòu)。超過30萬條菌絲被逐一分析，用于建立長度與生物量之間的換算關(guān)系。

這些數(shù)據(jù)合并之后，得到一個較為明確的數(shù)量級結(jié)果。全球表層土壤中叢枝菌根真菌菌絲總長度約為1.10×101?公里。換算成直觀尺度，這一長度遠(yuǎn)超地球與太陽之間距離的累計尺度。對應(yīng)的生物量約為3億噸碳，數(shù)量上大致是人類總體生物量的4~6倍。

▲在看似靜止的土層內(nèi)部，這些根系正與以叢枝菌根真菌為代表的地下微觀生物群落進行著日夜不停的物質(zhì)交換。這種由植物根系與土壤微生物共同構(gòu)筑的共生網(wǎng)絡(luò)，在輸送水分、鎖住碳源以及維持陸地生態(tài)系統(tǒng)平衡中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。?Linda Wong 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

Marine Biodiversity

被犁頭和偏見切斷的全球“血管”

然而，這張維系著地球陸地生命的基礎(chǔ)設(shè)施，正面臨著前所未有的危機。

新繪制的這個地圖，清晰地標(biāo)出了全球菌根網(wǎng)絡(luò)最密集的“蓄水池”。

地球約40%的菌根真菌生物量集中在草原生態(tài)系統(tǒng)，但由于人類活動的深度介入，地下的警鐘已經(jīng)敲響。

在農(nóng)田端，頻繁的翻耕、過度依賴化肥和農(nóng)藥使得大規(guī)模連片農(nóng)田里的真菌網(wǎng)絡(luò)密度比野生生態(tài)系統(tǒng)平均暴跌了50%。沒有了真菌網(wǎng)絡(luò)的緊固和滋養(yǎng)，土壤鎖碳的能力、抗逆性正在快速退化。

在模型結(jié)果中，一些典型區(qū)域顯示出較高密度，例如南蘇丹的季節(jié)性洪泛草地、佛羅里達的大沼澤地以及青藏高原。相比之下，農(nóng)田區(qū)域的菌絲密度平均降低約50%。這種差異與土地利用方式的變化有關(guān)，長期耕作和土壤擾動被認(rèn)為是主要影響因素。

▲上圖：長期高氮輸入會降低植物對叢枝菌根真菌的依賴程度，使植物向菌根分配的碳減少，進而影響菌絲發(fā)育和群落結(jié)構(gòu)。在部分農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，這種變化可能削弱菌根在促進養(yǎng)分吸收、增強抗逆性以及改善土壤結(jié)構(gòu)方面的作用，并在與耕作方式等因素疊加時，對土壤穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。上圖是尿素。 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

更糟糕的是，人類的保護政策存在嚴(yán)重的“重地上、輕地下”偏見。目前全球野生草地演變?yōu)檗r(nóng)田的速度，是森林破壞速度的4倍，而數(shù)據(jù)表明，全球約95%的真菌生物多樣性熱點地區(qū)，目前全部暴露在現(xiàn)有的自然保護區(qū)之外。

攝影 ?海潮天下（Marine Biodiversity）

盡管如此，這一領(lǐng)域仍然存在明顯的不完整性。熱帶部分地區(qū)、干旱區(qū)深層土壤以及高緯度區(qū)域的數(shù)據(jù)仍然稀缺，這些區(qū)域在模型中更多依賴外推結(jié)果。研究人員也指出，隨著采樣范圍擴大，當(dāng)前的全球估算可能會出現(xiàn)調(diào)整。

從方法上看，這項研究把原本分散在不同尺度的觀察數(shù)據(jù)連接在一起，使地下真菌網(wǎng)絡(luò)第一次在全球尺度上具備了一個可量化的輪廓。但在這些數(shù)字背后，仍然有大量區(qū)域尚未被直接觀測覆蓋，整體圖景仍處在不斷修正的過程中。

本文參考資料

感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：

Heidi-Jayne Hawkins, Loreto Oyarte Galvez, Malin Klein, Marije van Son, Victoria Terry, Louis Paré, Claudia Banchini, Franck Stefani, Felix Kahane, Kai-Kai Lin, Renato K. Braghiere, Katie J. Field, Nadejda A. Soudzilovskaia, Jinsu Elhance, Vasilis Kokkoris, Merlin Sheldrake, James T. Weedon, Thomas S. Shimizu, Stuart West, E. Toby Kiers. Global density and biomass of arbuscular mycorrhizal fungal networks. Science, 2026; 392 (6803): 1171 DOI: 10.1126/science.adu4373

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu4373

https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260614011845.htm

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信息源 | Stewart J D, Bisot C, Cargill R I M, et al. (2026)

文 | 王芊佳

排版 | 曉雨

時間 | 2026年6月

歡迎投稿 | editor@oceanbiodiversity.cn

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