Мир меняется и почвенная биота меняется вместе с ним
Почвенная судьба — это целый отдельный мир, очень малоизученный
В издании на данный момент, пишет Е. Наймарк (elementy.ru), представлен обзор (авторы Richard D. Bardgett, Wim H. van der Putten) имеющихся на сегодня данных по биоразнообразию земель. Нежданно эта, казалось бы, тривиальная тематика предстает совсем в противном случае.
С позиций современных знаний, почвенная судьба — это целый отдельный мир, очень малоизученный, только всевозможный и теснейшим образом взаимоувязанный с нами, обитающими на поверхности любителями солнца.
Свыше сотни лет назад Дарвин изучил роль земляных червей в почвообразовании. И это была чуть ли не самая первая работа, с которой началось изучение почвенных биотических их влияния и процессов на наземную судьбу.
Растения кронами тянутся к солнцу, но корнями уходят в почву — данный факт возможно трактовать по-всякому, усматривая в нем и философский суть, но с позиций биологии это значит, что бактерии и растения-фотосинтетики фиксируют атмосферный углерод, передают его в землю прямым либо косвенным образом. И в том месте существует особенный, подземный, сегмент судьбы, в котором данный углерод трансформируется в органику либо минеральные образования, фиксируется азот и происходит масса вторых химических дел (рис.
1).
Почвенные процессы изменяют среду, в которой укореняется наземная судьба. Это всего лишь неспециализированная, примитивная схема связей, а действительность, как это в большинстве случаев не редкость, значительно богаче и занимательнее.
Настоящее знакомство с подземным сегментом судьбы (и применение на практике этих знаний) нам еще лишь предстоит.
Вот, к примеру, на рис. 2 представлены кое-какие весьма приблизительные оценки видового разнообразия (число таксонов) и обилия (неспециализированное число либо биомасса экземпляров) почвенной биоты.
Сходу привлекает внимание обилие животных и огромное разнообразие в землях. Куда в том месте наземным растениям либо кроме того насекомым, в особенности в пересчете на 1 квадратный метр!
В одном квадратном метре насчитываются микроскопических тысяч клещей и десятки ногохвосток, а их сотни видов — и видовое разнообразие десятки под квадратным метром поверхности. В том месте же найдутся и около трехсот сотни тысяч и земляных червей энхитреид.
Огромная часть этого разнообразия нам малоизвестна.
Вторая особенность почвенной биоты — это ее географическое распространение. Так, в почвенном разнообразии (исключение составляют термиты) не прослеживается широтного градиента (рис. 3).
Широтный градиент прекрасно известен для морских и растений и наземных животных: число видов убывает от тропиков к полюсам. У почвенных групп число видов приблизительно одинаково в умеренном климате и жарком.
Для некоторых групп разнообразие зависит от кислотности и влажности земель, а не от температуры на «открытой крыше» подземного мира.
Помимо этого, эксперты обращают внимание на высокую неоднородность почвенного разнообразия. Состав фауны в примерах может быстро изменяться на расстоянии метров, сантиметров либо кроме того миллиметров друг от друга.
Такую сильно выраженную экологическую пятнистость (а учитывая небольшие масштабы, кроме того крапчатость) для представителей наземной биоты возможно, пожалуй, встретить лишь у одноклеточных организмов, к примеру жгутиконосцев. При оценках биоразнообразия разнородность среды и соответствующих фаунистических группировок относят к так именуемому бета-разнообразию, и как раз оно для земли оказывается только высоким.
На данный момент принципиально важно отыскать модели и модельные объекты для количественного изучения обмена веществом между почвенными и наземными сообществами. До тех пор пока имеются только фрагментарные оценки, выполненные на отдельных группах.
Так, передача органического углерода от листьев к корням и к почвенным организмам происходит очень скоро: в травянистых экотопах данный перенос занимает часы, в лесных совокупностях — дни. Добрая половина всего углерода, переправленного в землю, теряется за счет дыхания почвенных организмов.
И опять-таки, на это уходят часы либо дни. Иными словами, обмен углеродом между наземным сегментом и почвой происходит весьма скоро, и особенную роль в этом ходе играются транспортные магистрали — корневые совокупности растений.
От эффективности их работы и скорости выделения в землю корневых метаболитов зависят все другие процессы, в частности деятельность азотфиксаторов. На эффективность их работы, со своей стороны, воздействуют растительноядные патогены и наземные животные, повреждающие подземные и надземные части растений.
Так, круговорот углерода увязывается с круговоротом азота, и с динамикой растительноядных видов и патогенов. Количественные соотношения этих короткоцикловых процессов до тех пор пока мало изучены.
А уж эффекты долгосрочных трансформаций на том либо другом участке данной тесно связанной совокупности фактически и не изучались.
В это же время долгосрочные трансформации неизбежно будут происходить в связи с трансформациями климата, возрастанием антропогенной нагрузки на природные сообщества. В обзоре упоминается только пара точечных исследований и предварительных гипотез в данной области.
Одна из них — работа земляных червей в качестве стабилизаторов растительных сообществ. Земляные черви собирают, поедают и переносят в глубокие слои земли семена чужеродных растений, каковые попадают в их окружение.
Если бы не они, то сообщество, по крайней мере разнообразное, скоро бы заполнилось чужаками-оккупантами (рис. 4).
Но это только микроскопический кусочек мозаики трансформаций лица природы по мере факторов среды и перераспределения видов в изменяющемся мире. И нам предстоит сперва отыскать все кусочки данной мозаики, а позже собрать ее.
Рис. 1. Микроскопические норки нематод в песчаном грунте — это входы в подземный мир.
В нем покупают огромное значение размер и форма каждой песчинки, их капиллярные свойства и заряд… Это мир со собственными законами (фото: В. Мокиевский, Е. Наймарк / elementy.ru)
Рис. 2. Кое-какие группы простых почвенных животных; в нижней строке через запятую даны информацию об их видовом достатке (первый показатель) и об обилии (второй показатель).
Оценки разнородные: в каких-то случаях даны значения в пересчете на площадь поверхности, в других — на количество земель либо на навеску; в одних случаях — это число видов либо особей, в других — их биомасса, в третьих — геномные эквиваленты (для прокариот) либо операционные таксономические единицы (для грибов). Единообразных оценок видового разнообразия для почвенных организмов пока не придумали, а для некоторых групп до тех пор пока нет по большому счету никаких оценок (эти и фото из обсуждаемой статьи в Nature / elementy.ru)
Рис. 3. Широтное распределение разнообразия по семействам (левый график) и выровненности разнообразия для почвенных нематод (правый график). Карта показывает места учета разнообразия в мире (изображения из статьи U. N. Nielsen et al., 2014 / elementy.ru)
Рис. 4. Земляные черви воздействуют на свойство видов-интервентов внедряться в растительные сообщества.
Тут продемонстрированы результаты двухлетних опытов на умелых площадках с 1, 4 и 16 видами растений, с червями (+ew) либо без них (-ew). Графики говорят о том, что в разнообразном сообществе черви мешают укоренению и вселению чужих видов (А — число растений, В — биомасса) (график из статьи N. Eisenhauer et al., 2008 / elementy.ru)
На заставке фото с сайта www.biokids.umich.edu
