Коллектив учёных Лаборатории почвенной зоологии и общей энтомологии Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН и Института биологии Коми НЦ УрО РАН в совместной работе проследил пути поступления падающих из крон беспозвоночных в почвенную пищевую сеть в лесах умеренного пояса с использованием изотопно-меченого аналога артроподного дождя.
Большинство беспозвоночных животных, обитающих в надземном ярусе леса, в конечном счёте попадая на поверхность почвы, становятся добычей почвенных хищников и сапрофагов. Объем этой вертикальной субсидии в детритные пищевые цепочки в различных типах леса был ранее изучен, но её значение для диеты различных групп почвенных животных оставалось не оценённым.
В работе использовали выращенных в лаборатории 15N-меченых Collembola, чтобы проследить пути поступления падающих из крон беспозвоночных («артроподного дождя») в почвенную пищевую сеть. Симуляционный эксперимент проводился в смешанном ельнике на биогеоценологической станции ИПЭЭ РАН «Малинки» (Рис. 1). Дизайн эксперимента предусматривал внесение в почву нескольких модельных площадок коллембол Folsomia candida из лабораторной культуры, предварительно помеченных 15N в лабораторных условиях (Рис. 2). Живые или умерщвлённые коллемболы однократно добавлялись в полевые мезокосмы в количестве, эквивалентном среднесуточному потоку артроподного дождя в данном типе леса (19 мг сух.в. м-2).
Рис. 2. Экспериментальные мезокосмы на рабочей площадке
Отлов почвенного населения на экспериментальных и контрольных площадках стандартными почвенно-зоологическими методами был проведен на 8 и 22 день после обработки. Всего было обработано около 15 000 особей беспозвоночных, изотопный анализ проведен для 1251 проб (индивидуальных или содержащих несколько особей одного вида).
После добавления живых коллембол изотопная метка чаще всего обнаруживалась в хищных тромбидиформных (83% проб) и мезостигматических (85%) клещах, пауках (58%), хищных многоножках (45%) и жуках (29%). Среди нехищных групп изотопная метка была зарегистрирована у трипсов (27%), коллембол (24%) и орибатид (18%). Повышение значений 15N было также зафиксировано у целого ряда представителей фауны подстилочно-почвенного комплекса (симфил, муравьёв, диплур, кивсяков, сенокосцев и пр. Рис. 3).
В случае, если в мезокосмы были добавлены мёртвые коллемболы, метка была обнаружена у хищников и сапрофагов примерно в равных пропорциях (21-25%).
Данное исследование вносит вклад в формирующуюся точку зрения о том, что почвенные пищевые сети не являются полностью «детритными», а получают значительную часть энергии от зеленых растений. В отличие от других форм надземного субсидирования почвенных пищевых сетей, таких как опад, корневые экссудаты, медвяная роса и т.д., которые в основном перерабатываются микроорганизмами, артроподный дождь усваивается непосредственно животными, главным образом потребителями высокого порядка. Мы обнаружили неожиданно высокую частоту включения надземной субсидии в пищевую сеть лесной почвы, что позволяет предположить, что этот источник энергии и питательных веществ может вносить существенный вклад в поддержание численности (и, возможно, разнообразия) почвенных хищников.
Работа поддержана проектом РНФ 22-14-00363
Полностью ознакомиться с результатами исследования можно в статье: Rozanova, O.L., Tsurikov, S.M., Kudrin, A.A., Leonov, V.D., Krivosheina, M.G., Fedorenko, D.N., Tanasevitch, A.V., Rybalov, L.B., Tiunov, A.V. Incorporation of the 15N-labeled simulated arthropod rain in the soil food web. Oecologia 205, 587–596 (2024).