Ученые выяснили, что у животных, обитающих в сельскохозяйственных почвах, разнообразие способов питания на 32% выше, чем в лесных. К такому выводу авторы пришли, проанализировав более 17 тысяч почвенных организмов по всему миру. Полученные результаты позволяют оценить, как почвенные сообщества реагируют на глобальные изменения окружающей среды, в первую очередь связанные с землепользованием и климатом. Понимать возможные изменения в экосистемах, включающих в себя почвенные организмы, важно для разработки стратегий ведения сельского хозяйства, которые направлены на сохранение природных экосистем. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.
С почвой связано около 60% всех известных науке видов живых организмов. Почвенная биота поддерживает круговорот питательных веществ в природе, перерабатывая остатки умерших растений и животных, тем самым напрямую влияя на важнейшую почвенную функцию — плодородие. Однако активная сельскохозяйственная деятельность меняет условия обитания этих организмов. При этом до сих пор оставалось непонятно, как меняется функциональное разнообразие почвенных сообществ в ответ на антропогенные вмешательства.
Исследователи из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва) в составе международного коллектива оценили пищевые взаимодействия почвенных животных в природных и сельскохозяйственных экосистемах в разных климатических зонах планеты.
Авторы анализировали именно пищевые сети, а не просто видовой состав животных, потому что исчезновение одного вида или пищевого ресурса не должно приводить к разрушению всей экосистемы, если у организмов есть возможность переключаться на альтернативные источники пищи. Чем больше различных ресурсов способен потреблять организм, тем более стабильной и устойчивой считается экосистема.
Чтобы определить рационы почвенных животных, авторы измерили в их тканях соотношения стабильных изотопов углерода и азота. Изотопы углерода показывают, каким именно ресурсом (например, растениями или грибами) питается исследуемое животное, а изотопы азота — его место в пищевой цепи (например, растительноядный организм или хищник). Всего авторы собрали данные более чем о 17 тысячах почвенных организмов из 19 стран.
Оказалось, что трофическое разнообразие (то есть сколько в сообществе представлено разных групп животных с разным рационом) почвенных животных в сельскохозяйственных экосистемах на 32% выше, чем в естественных лесах, а в тропическом климате — на 40% выше, чем в умеренном. Наиболее выражен этот показатель у микробофагов — организмов, питающихся бактериями и микроскопическими грибами. Ученые связывают это с большим разнообразием ресурсов и удлинением пищевых цепочек.
«Полученные данные свидетельствуют о том, что почвенные животные способны расширять свой рацион в ответ на изменения окружающей среды. Однако остается открытым вопрос: будет ли способна такая пищевая гибкость компенсировать потерю видов с узкой пищевой специализацией, которые могут исчезать под воздействием глобальных климатических изменений и деятельности человека, уступая место менее требовательным видам-генералистам», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Даниил Коробушкин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории изучения экологических функций почв ИПЭЭ РАН.
В исследовании принимали участие сотрудники Геттингенского университета (Германия), Гогенгеймского университета (Германия), Немецкого центра комплексных исследований биоразнообразия (Германия), Университета Уэйкато (Новая Зеландия), Института охраны лесов (Германия), Вюрцбургского университета (Германия), Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия), Университета Окаямы (Япония), Музея естественной истории Зенкенберга в Герлице (Германия), Университетского колледжа Дублина (Ирландия), Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск), исследовательского центра Eurac Research (Италия), Национального исследовательского Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского (Нижний Новгород), Института городской среды Китайской академии наук (Китай), Северо-восточного педагогического университета (Китай) и Института энтомологии (Чехия).
