» » Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Рис. 1.[/b] Микроскопические норки нематод в песчаном грунте" border=0 width="600"> Рис. 1. Микроскопические норки нематод" />

Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним


Рис. 1.[/b] Микроскопические норки нематод в песчаном грунте')">

Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним
Рис. 1.[/b] Микроскопические норки нематод в песчаном грунте" border=0 width="600">
Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Рис. 1. Микроскопические норки нематод в песчаном грунте — это входы в подземный мир. В нем приобретают огромное значение форма и размер каждой песчинки, их заряд и капиллярные свойства... Это мир со своими законами. Фото: В. Мокиевский, Е. Наймарк


В журнале Nature представлен обзор имеющихся на сегодняшний день данных по биоразнообразию почв. Неожиданно эта, казалось бы, тривиальная тематика предстает совершенно иначе. С позиций современных знаний, почвенная жизнь — это целый отдельный мир, чрезвычайно малоизученный, исключительно разнообразный и теснейшим образом взаимоувязанный с нами, обитающими на поверхности любителями солнца.

Более сотни лет назад Дарвин исследовал роль земляных червей в почвообразовании. И это была чуть ли не самая первая работа, с которой началось изучение почвенных биотических процессов и их влияния на наземную жизнь. Растения кронами тянутся к солнцу, но корнями уходят в землю — этот факт можно трактовать по-всякому, усматривая в нем и философский смысл, но с точки зрения биологии это значит, что растения и бактерии-фотосинтетики фиксируют атмосферный углерод, передают его в почву прямым или косвенным образом. И там существует особый, подземный, сегмент жизни, в котором этот углерод трансформируется в органику или минеральные образования, фиксируется азот и происходит масса других химических дел.

Почвенные процессы изменяют среду, в которой укореняется наземная жизнь. Это всего лишь общая, примитивная схема взаимосвязей, а реальность, как это обычно бывает, гораздо богаче и интереснее. Настоящее знакомство с подземным сегментом жизни (и, соответственно, практическое использование этих знаний) нам еще только предстоит.

Вот, например, на рис. 2 представлены некоторые очень приблизительные оценки видового богатства (число таксонов) и обилия (общее число или биомасса экземпляров) почвенной биоты.


Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Рис. 2. Некоторые группы обычных почвенных животных; в нижней строчке через запятую даны данные об их видовом богатстве (первый показатель) и об обилии (второй показатель). Оценки разнородные: в каких-то случаях даны значения в пересчете на площадь поверхности, в других — на объем почв или на навеску; в одних случаях — это число видов или особей, в других — их биомасса, в третьих — геномные эквиваленты (для прокариот) или операционные таксономические единицы (для грибов). Единообразных оценок видового разнообразия для почвенных организмов пока не придумали, а для некоторых групп пока нет вообще никаких оценок. Данные и фото из обсуждаемой статьи в Nature


Сразу обращает на себя внимание огромное разнообразие и обилие животных в почвах. Куда там наземным растениям или даже насекомым, особенно в пересчете на 1 м2! В одном квадратном метре насчитываются десятки тысяч ногохвосток и микроскопических клещей, а их видовое разнообразие — десятки и сотни видов под квадратным метром поверхности. Там же найдутся и около трехсот земляных червей и сотни тысяч энхитреид. Огромная часть этого разнообразия нам неизвестна.

Другая особенность почвенной биоты — это ее географическое распространение. Так, в почвенном разнообразии (исключение составляют термиты) не прослеживается широтного градиента (рис. 3). Широтный градиент хорошо известен для морских и наземных животных и растений: число видов убывает от тропиков к полюсам. У почвенных групп число видов примерно одинаково в жарком и умеренном климате. Для некоторых групп разнообразие зависит от влажности и кислотности почв, а не от температуры на «открытой крыше» подземного мира.


Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Рис. 3. Широтное распределение разнообразия по семействам (левый график) и выровненности разнообразия для почвенных нематод (правый график). Карта показывает места учета разнообразия по всему миру. Изображения из статьи U. N. Nielsen et al., 2014. Global-scale patterns of assemblage structure of soil nematodes in relation to climate and ecosystem properties


Кроме того, специалисты обращают внимание на высокую неоднородность почвенного разнообразия. Состав фауны в образцах может резко меняться на расстоянии метров, сантиметров или даже миллиметров друг от друга. Такую ярко выраженную экологическую пятнистость (а учитывая мелкие масштабы, даже крапчатость) для представителей наземной биоты можно, пожалуй, встретить только у одноклеточных организмов, например жгутиконосцев. При оценках биоразнообразия разнородность среды и соответствующих фаунистических группировок относят к так называемому бета-разнообразию, и именно оно для почвы оказывается исключительно высоким.

В настоящее время важно найти модели и модельные объекты для количественного изучения обмена веществом между почвенными и наземными сообществами. Пока имеются лишь фрагментарные оценки, выполненные на отдельных группах. Так, передача органического углерода от листьев к корням и, соответственно, к почвенным организмам происходит чрезвычайно быстро: в травянистых экотопах этот перенос занимает часы, в лесных системах — дни. Половина всего углерода, переправленного в почву, теряется за счет дыхания почвенных организмов. И опять-таки, на это уходят часы или дни. Иными словами, обмен углеродом между почвой и наземным сегментом происходит очень быстро, и особую роль в этом процессе играют транспортные магистрали — корневые системы растений. От эффективности их работы и скорости выделения в почву корневых метаболитов зависят все другие процессы, в частности деятельность азотфиксаторов. На эффективность их работы, в свою очередь, влияют травоядные наземные животные и патогены, повреждающие подземные и надземные части растений. Таким образом, круговорот углерода увязывается с круговоротом азота, а также с динамикой патогенов и растительноядных видов. Количественные соотношения этих короткоцикловых процессов пока мало изучены. А уж эффекты долговременных изменений на том или ином участке этой тесно связанной системы практически и не изучались.

Между тем долговременные изменения неизбежно будут происходить в связи с изменениями климата, возрастанием антропогенной нагрузки на природные сообщества. В обзоре упоминается лишь несколько предварительных гипотез и точечных исследований в этой области. Одна из них — работа земляных червей в качестве стабилизаторов растительных сообществ. Земляные черви собирают, поедают и переносят в глубокие слои почвы семена чужеродных растений, которые попадают в их окружение. Если бы не они, то сообщество, по крайней мере разнообразное, быстро бы заполнилось чужаками-оккупантами (рис. 4).


Мир меняется и подземная биота меняется вместе с ним

Рис. 4. Земляные черви влияют на способность видов-интервентов внедряться в растительные сообщества. Здесь показаны результаты двухлетних экспериментов на опытных площадках с 1, 4 и 16 видами растений, с червями (+ew) или без них (-ew). Графики показывают, что в разнообразном сообществе черви препятствуют вселению и укоренению чужих видов (А — число растений, В — биомасса). График из статьи N. Eisenhauer et al., 2008. Animal Ecosystem Engineers Modulate the Diversity-Invasibility Relationship


Но это лишь микроскопический кусочек мозаики изменений физиономии природы по мере перераспределения видов и факторов среды в меняющемся мире. И нам предстоит сначала найти все кусочки этой мозаики, а потом собрать ее.

Источник: Richard D. Bardgett, Wim H. van der Putten. Belowground biodiversity and ecosystem functioning[/i] // Nature. 2014. V. 515. P. 505–511.

Елена Наймарк


28 сентябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Признаки культурных растений формировались независимо

Современные сведения по археоботанике складываются в неожиданную картину окультуривания растений. Становление культурных сортов начиналось почти всегда за несколько столетий или даже тысячелетий до

Потери и обретения в мире амфибий

С разницей в два дня в журналах Science и PLOS ONE вышли статьи, связанные с проблемами видового разнообразия амфибий. Первая посвящена исследованию гриба Batrachochytrium, который паразитирует на

Два инвазивных вида термитов из Азии скрещиваются во Флориде

Американские энтомологи наблюдали в природе скрещивание двух видов термитов, которые прежде были разделены географическими и экологическими барьерами. Лабораторные эксперименты показали, что самцы и

Ускоренные темпы эволюции позволяют цихлидам адаптироваться к антропогенным изменениям среды

Цихлиды широко известны как группа, демонстрирующая быструю и широкую адаптивную радиацию. Для них характерны ускоренные темпы эволюции, которая активно продолжается и сейчас. Выяснилось, что

Микробиота угленосных океанических осадков унаследована от древних почв

В ходе глубокого бурения северо-западного шельфа Тихого океана были собраны данные по микробиоте океанических осадков. В осадочных породах на глубинах от 1,5 до 2,5 км обнаружена сравнительно богатая

Биоразнообразие полезно для здоровья

Ученые с факультета интегративной биологии Южно-Флоридского университета в Тампе (США) обобщили все научные работы, в которых исследовалась зависимость заражения паразитами от факторов среды. Анализ
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Заливы Каролины»Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаNASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?