Почвенные беспозвоночные меняют способ питания в зависимости от качества растительного опада
Сотрудники Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) совместно с международными коллегами провели крупномасштабное исследование, посвящённое питанию почвенных беспозвоночных в лесных экосистемах.
Почвенные беспозвоночные играют важную роль в разложении растительных остатков и превращении органического вещества в почве. Они могут питаться как непосредственно мёртвым растительным материалом, так и микроорганизмами – бактериями и грибами, которые этот материал разлагают. Однако до сих пор было неясно, как соотношение этих способов питания меняется в разных лесных биомах.
При снижении качества опада (А) и повышении среднегодовой температуры (Б) у почвенных беспозвоночных возрастает значение Δ15N – изотопный показатель трофического положения, который указывает на усиление роли микроорганизмов в их питании. Точки – отдельные измерения, линии – оценки модели с 95% доверительными интервалами.
Исследователи проанализировали изотопный состав углерода и азота у 7408 образцов почвенных беспозвоночных, собранных на 228 лесных участках от бореальных до тропических лесов. Данные изотопного состава позволяют оценивать положение беспозвоночных в пищевых сетях и судить о том, какие источники пищи они используют. Ключевым показателем качества растительного опада было соотношение углерода и азота – C:N. Чем выше это соотношение, тем ниже качество опада для беспозвоночных: такой материал беднее азотом и труднее переваривается. Анализ показал, что при увеличении C:N почвенные беспозвоночные занимают более высокое положение в пищевой сети (рисунок 1). Это указывает на сдвиг от прямого питания растительными остатками к использованию микроорганизмов как пищевого ресурса.
“Иными словами, когда растительный опад становится «менее съедобным», почвенные беспозвоночные всё чаще питаются не самим растительным материалом, а бактериями и грибами, которые способны эффективнее его разлагать”, – рассказал Сергей Цуриков, кандидат биологических наук, научный сотрудник ИПЭЭ РАН.
Показано, как отношение углерода к азоту в опаде связано с изотопным составом азота (Δ15N, А) и углерода (Δ13C, Б) у основных таксономических групп почвенных беспозвоночных. Точки соответствуют отдельным измерениям, линии – оценкам статистической модели с 95% доверительными интервалами.
Этот эффект был выявлен у разных групп почвенных беспозвоночных (рисунок 2). Неожиданно оказалось, что среднегодовая температура также связана с повышением трофического положения почвенных беспозвоночных. Это говорит о том, что в тёплых условиях микробные процессы могут дополнительно усиливать роль микроорганизмов в почвенных пищевых сетях.
Полученные результаты показывают, что качество растительного опада является одним из важных факторов, определяющих структуру почвенных пищевых сетей. Это помогает лучше понять, как изменения климата и растительных сообществ могут влиять на разложение органического вещества и круговорот углерода в наземных экосистемах.
Статья опубликована в журнале Ecology Letters.