Світ змінюється і підземна біота змінюється разом з ним

Світ змінюється і підземна біота змінюється разом з ним

Мікроскопічні нірки нематод в піщаному ґрунті — це входи у підземний світ. Тут набувають величезного значення форма і розмір кожної піщинки, їх заряд і капілярні властивості... Це світ зі своїми законами. З позицій сучасних знань, ґрунтове життя — це окремий світ, надзвичайно маловивчений, виключно різноманітний і найтіснішим чином взаємопов'язаний з тими, хто мешкає на поверхні.

Більше сотні років тому Дарвін досліджував роль земляних черв'яків у ґрунтоутворенні. І це була чи не найперша робота, з якої почалось вивчення ґрунтових біотичних процесів та їх впливу на наземне життя. Рослини кронами тягнуться до сонця, але корінням йдуть в землю — цей факт можна трактувати по-всякому, вбачаючи в ньому і філософський зміст, але з точки зору біології це означає, що рослини і бактерії-фотосинтетики фіксують атмосферний вуглець, передають його в ґрунт прямим або непрямим чином. І там існує особливий, підземний, сегмент життя, в якому цей вуглець трансформується в органіку або мінеральні утворення, фіксується азот і відбувається маса інших хімічних справ.

Ґрунтові процеси змінюють середовище, на якому тримається наземне життя. Це лише загальна, примітивна схема взаємозв'язків, а реальність, як це зазвичай буває, значно багатша і цікавіша. Справжнє знайомство з підземним сегментом життя (і, відповідно, практичне використання цих знань) тільки чекає на нас.

Нещодавно у журналі Nature був представлений огляд наявних на сьогодні даних з біорізноманіття ґрунтів — дуже приблизні оцінки видового багатства (число таксонів) і рясноти (загальна чисельність або біомаса екземплярів) ґрунтової біоти. Оцінки різнорідні: в якихось випадках даються значення в перерахунку на площу поверхні, в інших — на об’єм ґрунту; в одних випадках — це число видів або особин, в інших — їх біомаса, в третіх — геномні еквіваленти (для прокаріот) або операційні таксономічні одиниці (для грибів). Однакових оцінок видового різноманіття для ґрунтових організмів поки не придумали, а для деяких груп поки немає взагалі ніяких оцінок.

Одразу звертає на себе увагу величезна різноманітність і велика кількість тварин у ґрунтах. Куди там наземним рослинам або навіть комахам, особливо в перерахунку на квадратний метр! В одному квадратному метрі налічуються десятки тисяч ногохвісток і мікроскопічних кліщів, а їх видове різноманіття — десятки і сотні видів під квадратним метром поверхні. А ще близько трьохсот земляних хробаків та сотні тисяч енхітреїд. Величезна частина цього розмаїття нам невідома.

Інша особливість ґрунтової біоти — це її географічне поширення. Так, в ґрунтовому розмаїтті (за винятком термітів) не простежується широтний градієнт. Широтний градієнт добре відомий для морських і наземних тварин і рослин: число видів убуває від тропіків до полюсів. У ґрунтових груп число видів приблизно однакове в жаркому і помірному кліматі. Для деяких груп різноманітність залежить від вологості і кислотності ґрунтів, а не від температури на «відкритому даху» підземного світу.

Крім того, спеціалісти звертають увагу на високу неоднорідність ґрунтового різноманіття. Склад фауни в зразках може різко змінюватись на відстані метрів, сантиметрів або навіть міліметрів один від одного. Таку яскраво виражену екологічну плямистість (а враховуючи дрібні масштаби, навіть крапчастість) у представників наземної біоти можна, мабуть, зустріти лише серед одноклітинних організмів, наприклад джгутиконосців. При оцінках біорізноманіття різнорідність середовища та відповідних фауністичних угруповань відносять до так званої бета-різноманітності, і саме вона для ґрунту виключно висока.

Зараз важливо знайти моделі та модельні об'єкти для кількісного вивчення обміну речовиною між ґрунтовими і наземними екосистемами. Поки є лише фрагментарні оцінки, виконані на окремих групах. Так, передача органічного вуглецю від листя до коренів і, відповідно, до ґрунтових організмів відбувається надзвичайно швидко: в трав'янистих екотопах цей перенос займає години, в лісових системах — дні. Половина всього вуглецю, переправленого в ґрунт, втрачається за рахунок дихання ґрунтових організмів. І знову-таки, це займає години або дні. Іншими словами, обмін вуглецем між ґрунтом і наземним сегментом відбувається дуже швидко, і особливу роль у цьому процесі відіграють транспортні магістралі — кореневі системи рослин. Від ефективності їх роботи і швидкості виділення в ґрунт кореневих метаболітів залежать всі інші процеси, зокрема діяльність азотфіксаторів. На ефективність їх роботи, в свою чергу, впливають травоїдні наземні тварини і патогени, які пошкоджують підземні та надземні частини рослин. Таким чином, кругообіг вуглецю пов'язується з кругообігом азоту, а також з динамікою патогенів та рослиноїдних видів. Кількісні співвідношення цих короткоциклових процесів поки мало вивчені. А ефекти довготривалих змін на тій чи іншій ділянці цієї тісно пов'язаної системи практично і не вивчались.

Однак довготривалі зміни неминуче відбуватимуться у зв'язку зі змінами клімату, зростанням антропогенного навантаження на природні екосистеми. В огляді, опублікованому в Nature, згадується лише кілька попередніх гіпотез і точкових досліджень у цій області. Одна з них — робота земляних хробаків в якості стабілізаторів рослинних угруповань. Земляні хробаки збирають, поїдають і переносять у глибокі шари ґрунту насіння чужорідних рослин, які потрапляють в їх оточення. Якби не вони, то екосистема, принаймні різноманітна, швидко б заповнилась чужинцями-окупантами.

Але це лише мікроскопічний шматочок мозаїки змін фізіономії природи в міру перерозподілу видів і факторів середовища в мінливому світі. І нам потрібно спочатку знайти всі шматочки цієї мозаїки, а потім зібрати її.

X

Вхід

Завантажую...