Challenges and opportunities of cross-disciplinary truffle research: from local ecology to global climate

Mgr. Tomáš Čejka, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Lanýže (rod Tuber) jsou ektomykorhizní houby, které rostou v symbióze s hostitelskými druhy rostlin, čímž vytvářejí podzemní plodnice. Ačkoli bylo ve světě popsáno více než 200 druhů těchto hub, nejčastěji se sbírají pouze tři s největší gastronomickou hodnotou (Tuber aestivum, T. melanosporum, T. magnatum), což přináší mnoho ekonomických a ekologických výhod jak v lokálních, tak globálních měřítcích. Na druhou stranu, destruktivní techniky sběru, nedostatečné pochopení ekologických nároků, očekávané posuny distribučních areálů, destabilizace produktivity v důsledku předpokládaných klimatických změn a globálních krizí, jakož i neprozkoumaný vliv okolních faktorů na úspěch/výkon lanýžových psů, ohrožují udržitelnost celého lanýžového sektoru. V této práci proto shrnuji poznatky z šesti publikací týkajících se lanýžů a popisuji, jak archeologické vykopávky mohou přinést nové poznatky o životním cyklu těchto hub, a jak může rešerše literatury osvětlit naše chápání jejich biologických a ekologických nároků. Aplikuji také environmentální a klimatické modelování, přičemž diskutuji problematiku současné pandemie koronaviru za účelem vytvoření realistické předpovědi vlivu klimatické změny a globálních krizí na pěstební potenciál lanýžů ve střední Evropě a po celém světě. V neposlední řadě také zkoumám zkušenosti lovců a pěstitelů lanýžů k identifikaci opomíjených faktorů, jež mají vliv na úspěch/výkon lanýžových psů. V předkládané práci popisuji, že plodnice burgundských lanýžů, které byly sklizeny v jedné lokalitě v krátkém období vrcholného zrání, vykazují různorodé fáze životního cyklu (nezralé – přezrálé). Dále ukazuji, že naprostá většina lokalit (>80 %) s nejvíce ceněnými lanýži bílými se nachází mimo tradiční oblasti sklizně (Piedmont, Itálie), a to v místech, kde průměrná zimní teplota přesahuje 0,3 ℃ a pH půdy se pohybuje od kyselého po zásadité (6,5–8,2). V důsledku změny klimatu se pak podle scénáře RCP8.5 předpokládá, že kolem roku 2050 dojde ve střední Evropě ke zdvojnásobení plochy vhodné pro pěstování périgordských/černovýtrusých lanýžů. Stejně tak klimatické modely ukazují, že 2,3 milionu km2 půdy, kde se v současnosti lanýži pěstují bude ve srovnání se zbytkem světa ke konci 21. století zasaženo rychlejším vysycháním (až o 50 %) a zároveň častějším výskytem horkých vln, což bude mít za následek snížení produkce o ~15 %. Na druhou stranu se předpokládá, že současná pandemie koronaviru přispěje i přes krátkodobý ekonomický pokles k efektivnějšímu šíření lanýžových spor, a tím pádem i zvýšené produkci. V neposlední řadě je potřeba zmínit, že pro lepší udržitelnost lanýžového odvětví bude nutné zlepšit naše chápání týkající se přenosu lanýžového aroma do nosní dutiny psů.

Abstract:

Truffles (Tuber spp.) are ectomycorrhizal fungi that grow in symbiosis with host plant species and form underground fruiting bodies. Although more than 200 truffle species have been described, only the three species with the greatest gastronomic value are most commonly harvested (Tuber aestivum, T. melanosporum, T. magnatum) and provide economic and ecological benefits on local to global scales. However, destructive harvesting practices and limited ecological understanding of truffles, together with shifts in their ecological ranges and destabilisation of productivity due to projected climate change and global crises, as well as the misunderstood role of the truffle dog, call into question the sustainability of the truffle industry. Here, I synthesise the findings of six publications centred around truffles and describe how archaeological excavations illuminate their hidden underground life cycle, and how a literature review is essential to understand their biological and ecological requirements. I also use ecological niche and climate modelling techniques, as well as the existing coronavirus pandemic, to predict truffle cultivation potential in Central Europe and to assess the impact of projected hydroclimatic and global crises on truffle production rates and the industry as a whole. Last but not least, I examine the experience of truffle hunters/growers to explore a wide range of neglected factors behind the performance of truffle dogs. First, I show that Burgundy truffles exhibit different life cycle stages from unripe to fully mature at the same time (peak harvest season) and under the same environmental conditions, suggesting simultaneous growth between early summer and late winter of the following year. From a geo-ecological perspective, I then describe that the vast majority of sites (>80%) with the most valuable white truffles are outside the traditional harvest area in the Piedmont, northern Italy, in areas with mean winter temperatures >0.3℃ and pH ranging from near-acidic to alkaline (6.5-8.2). In the future (2050), climate change (RCP8.5) is also projected to double the area suitable for cultivating Périgord truffles in central Europe. Likewise, climate models then predict that 2.3 million km2 of suitable land for truffle cultivation will experience 50% faster aridification than the rests of the global land surface, with significantly more heat waves between 2070 and 2099 CE, reducing production by ~15%. On the other hand, the economic slowdown and reduction in truffle harvesting due to Covid-19 may in turn benefit long-term fruitbody dispersal, production, and associated food chains. In conclusion, I document that understanding the transfer of truffle aroma to the canine nasal cavity and its impact on hunting success/performance will be of particular importance to the truffle sector.

Keywords

adaptation strategies, archaeological excavation, belowground fungi, Burgundy truffle, canine performance, central Europe, COVID-19, drought, ecological benefits, ecological niche modelling, ecological requirements, fruitbody formation, global climate models, global crises, green agriculture, high-value crops, human-dog interactions, irrigation systems, Périgord truffle, price estimates, production risk, rural economies, scent detection, truffle cultivation, white truffle

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 8. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 2. 11. 2022
• Supervisor: prof. Ulf Büntgen, PhD
• Reader: Prof. José Antonio Bonet, Univ.-Prof. Mag. Dr. Irmgard Greilhuber

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physical geography / Physical geography