Arbuscular Mycorrhizal (AM) Fungi/आर्बस्कुलर माइकोराइज़ल (AM) कवक

Syllabus: GS3 – Science & Technology (Environment & Ecology)

Context: Recent research published in Science has mapped the global distribution of AM fungi, highlighting their critical role as “invisible” carbon sinks in the Earth’s ecosystem.

Strategic Vision: AM Fungi Overview:

• Definition: These are essential soil fungi that establish a mutually beneficial symbiotic relationship with the roots of approximately 70 percent of terrestrial plant species.

• Global Importance:

  • Carbon Sequestration: AM networks sequester an estimated 4 billion tonnes of CO2-equivalent annually by trading nutrients for carbon.

  • Distribution: Grassland ecosystems—specifically in regions like the Banni grasslands (India), the Tibetan plateau, and South Sudan—house nearly 40 percent of the world’s AM fungal networks.

  • Ecological Risk: Grasslands are being converted to farmlands at a rate four times faster than forests, placing these vital carbon-sequestering networks at extreme risk.

  • Policy Shift: The study advocates moving fungi from the periphery of environmental policy to the core of global climate action.

Biological Mechanism of AM Fungi:

• Classification: They primarily belong to the phylum Glomeromycota.

• Specialized Structures: They form unique, tree-like structures called arbuscules within plant root cells, which act as the interface for nutrient exchange.

• The Nutrient Trade:

  • Benefits to Plants: Enhances the uptake of essential minerals (Phosphorus, Nitrogen, Zinc, and Copper) and improves water absorption from the soil.

  • Benefits to Fungi: In exchange, plants provide the fungi with essential carbohydrates and lipids generated through photosynthesis.

Kingdom Fungi: Basics:

• Characteristics: Eukaryotic organisms (including yeasts, molds, and mushrooms) that belong to the Kingdom Fungi.

• Nutritional Mode: Unlike plants, they lack chlorophyll and cannot perform photosynthesis. They are heterotrophic, obtaining nutrients by absorbing organic matter from their environment.

• Reproduction: Primarily through the production of spores.

• Structural Forms: Can exist as unicellular (e.g., yeast) or multicellular (e.g., mushrooms) organisms.

• Ecosystem Service: They serve as vital decomposers, breaking down dead organic matter and recycling nutrients back into the soil, maintaining ecosystem fertility.

Key Takeaways for Environmental Policy:

• Carbon Credit Potential: Recognizing fungi as a legitimate carbon-sequestration mechanism could influence future climate mitigation strategies.

• Conservation Prioritization: The rapid loss of grasslands (as opposed to just focusing on forest cover) must be addressed to prevent the collapse of these widespread subterranean fungal networks.

सिलेबस: GS3 – विज्ञान और प्रौद्योगिकी (पर्यावरण और पारिस्थितिकी)

संदर्भ: साइंस पत्रिका में प्रकाशित एक नए शोध में पृथ्वी के विशाल भूमिगत आर्बस्कुलर माइकोराइज़ल (AM) कवक नेटवर्क का पहला वैश्विक मानचित्र प्रस्तुत किया गया है। यह शोध जलवायु कार्रवाई में इन “अदृश्य” नेटवर्क की महत्वपूर्ण भूमिका को उजागर करता है।

AM कवक का अवलोकन:

• परिभाषा: ये आवश्यक मिट्टी के कवक हैं जो लगभग 70 प्रतिशत स्थलीय पौधों की प्रजातियों की जड़ों के साथ एक पारस्परिक रूप से लाभकारी सहजीवी (symbiotic) संबंध बनाते हैं।

• वैश्विक महत्व:

  • कार्बन पृथक्करण (Carbon Sequestration): AM नेटवर्क कार्बन के बदले पोषक तत्वों का आदान-प्रदान करके प्रतिवर्ष लगभग 4 बिलियन टन CO2-समतुल्य कार्बन को अवशोषित करते हैं।

  • वितरण: घास के मैदानों के पारिस्थितिक तंत्र—विशेष रूप से बन्नी घास के मैदान (भारत), तिब्बती पठार और दक्षिण सूडान जैसे क्षेत्रों में—दुनिया के 40 प्रतिशत AM कवक नेटवर्क पाए जाते हैं।

  • पारिस्थितिक जोखिम: जंगलों की तुलना में घास के मैदानों को चार गुना तेजी से खेतों में बदला जा रहा है, जिससे ये महत्वपूर्ण कार्बन-पृथक्करण नेटवर्क अत्यधिक खतरे में हैं।

  • नीतिगत बदलाव: यह अध्ययन कवक को पर्यावरण नीति के हाशिए से हटाकर जलवायु कार्रवाई के केंद्र में लाने की वकालत करता है।

AM कवक की जैविक कार्यप्रणाली:

• वर्गीकरण: ये मुख्य रूप से ग्लोमेरोमाइकोटा (Glomeromycota) संघ से संबंधित हैं।

• विशेष संरचनाएं: ये पौधों की जड़ कोशिकाओं के भीतर आर्बस्क्यूल (arbuscules) नामक अद्वितीय, पेड़ जैसी संरचनाएं बनाते हैं, जो पोषक तत्वों के आदान-प्रदान के लिए इंटरफेस के रूप में कार्य करती हैं।

• पोषक तत्वों का व्यापार:

  • पौधों को लाभ: मिट्टी से आवश्यक खनिजों (फास्फोरस, नाइट्रोजन, जस्ता और तांबा) और पानी के अवशोषण को बढ़ाता है।

  • कवक को लाभ: इसके बदले में, पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से उत्पन्न कार्बोहाइड्रेट और लिपिड कवक को प्रदान करते हैं।

कवक जगत (Kingdom Fungi): मूल बातें:

• विशेषताएं: ये यूकेरियोटिक जीव (यीस्ट, मोल्ड और मशरूम सहित) हैं जो कवक जगत से संबंधित हैं।

• पोषण का तरीका: पौधों के विपरीत, इनमें क्लोरोफिल की कमी होती है और ये प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते। ये परपोषी (heterotrophic) होते हैं और अपने परिवेश से कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करके पोषक तत्व प्राप्त करते हैं।

• प्रजनन: मुख्य रूप से बीजाणुओं (spores) के उत्पादन के माध्यम से।

• संरचनात्मक रूप: ये एककोशिकीय (जैसे यीस्ट) या बहुकोशिकीय (जैसे मशरूम) हो सकते हैं।

• पारिस्थितिक सेवा: ये महत्वपूर्ण अपघटक (decomposers) के रूप में कार्य करते हैं, मृत पौधों और जानवरों को तोड़कर पोषक तत्वों को मिट्टी में पुनर्चक्रित करते हैं।

पर्यावरण नीति के लिए प्रमुख निष्कर्ष:

• कार्बन क्रेडिट क्षमता: कवक को कार्बन-पृथक्करण के एक वैध तंत्र के रूप में मान्यता देना भविष्य की जलवायु शमन रणनीतियों को प्रभावित कर सकता है।

• संरक्षण को प्राथमिकता: घास के मैदानों के तेजी से हो रहे नुकसान (केवल वन क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय) को संबोधित करना आवश्यक है ताकि इन व्यापक भूमिगत कवक नेटवर्क के विनाश को रोका जा सके।