Regenwouden op onvruchtbare natte bodems ondersteunen meer dan de helft van alle plantensoorten. Struiklanden op onvruchtbare droge gronden in het zuidwesten van Australië, gekscherend "kniehoge tropische regenwouden" genoemd, ondersteunen nog eens 20 procent van alle planten. Nutriëntenschaarste is de gemene deler. In beide ecosystemen werken planten samen met bodembacteriën of schimmels om voedingsstoffen efficiënter te verzamelen. Echter, de keuze van de planten voor microbiële teamgenoten beïnvloedt een reeks andere plant-bodem-interacties die helpen verklaren waarom zulke verschillende omgevingen zo biologisch divers zijn, zeggen Smithsonian wetenschappers en collega's in het tijdschrift, Wetenschap .

De bodem wemelt van de bacteriën en schimmels, sommige ziekteverwekkende en schadelijke, sommige nuttig. Planten profiteren van netwerken van schimmeldraden en bacteriën om stikstof op te vangen, fosfor en andere voedingsstoffen uit hun omgeving.

Afhankelijk van met welke microben een plant samenwerkt:stikstofbindende bacteriën, mycorrhiza-schimmels of helemaal geen microben (sommige planten vormen clusterwortels die geen microbiële partners nodig hebben), het ervaart positieve of negatieve feedback van andere microben in zijn omgeving.

Onderzoekers kweekten planten in grond die geassocieerd werd met hun eigen of andere plantensoorten. Ze observeerden gevallen van negatieve feedback, wanneer planten gekweekt in grond van hun eigen soort het slechter doen, en voorbeelden van positieve feedback, wanneer ze het beter doen. Het type feedback was gerelateerd aan hun strategie voor de opname van voedingsstoffen. Het belangrijkste is, de terugkoppelingen kunnen het behoud van de hoge diversiteit van het struikgewas verklaren.

"Hoewel deze resultaten afkomstig zijn van struikgewas met een mediterraan klimaat, ze zijn relevant voor ons begrip van de ecologie van tropische bossen, omdat ze suggereren dat strategieën voor het verwerven van voedingsstoffen patronen van variatie in plant-bodemfeedback stimuleren", zegt Ben Turner, stafwetenschapper bij het Smithsonian Tropical Research Institute (STRI). "Bijvoorbeeld, een aanzienlijk oeuvre bij STRI heeft aangetoond dat in neotropische laaglandbossen, waar bomen voornamelijk associëren met arbusculaire mycorrhiza-schimmels, de overheersende terugkoppelingen tussen planten en bodemmicroben zijn negatief, dat wil zeggen, zaailingen doen het slechter als ze dicht bij volwassenen van dezelfde soort groeien. In tegenstelling tot, in de tropische hooglanden bij het Smithsonian field station in Fortuna, Panama, sommige boomsoorten associëren met ectomycorrhiza-schimmels en domineren grote bosgebieden, suggereert positieve plant-bodem feedback."

Voor vele jaren, tropische biologen hebben moeite om duidelijk uit te leggen waarom er zoveel soorten regenwoudbomen zijn. "Met zoveel planten- en boomsoorten in de tropen, het volledige scala van strategieën voor het verwerven van voedingsstoffen die door al die soorten worden gebruikt, is grotendeels onbekend, " zei Graham Zemunik, postdoctoraal onderzoeker bij STRI, "Dus een reeks van plant-bodem terugkoppelingen, zoals we zien in deze struikgewas met een mediterraan klimaat in Australië, kan hier ook plaatsvinden."

"Dit jaar ontvingen we een grote subsidie ​​van de Simons Foundation waarmee we kunnen voortbouwen op onze 100-jarige erfenis van tropisch onderzoek, " zei William Wcislo, adjunct-directeur van STRI. "We bouwen een team om genetische, genomisch, bodemkunde, microbiologie en plantenwetenschap om de rol van het microbioom te begrijpen op schalen van individuele planten tot tropische bosecosystemen."