Биоразнообразие почв: сравнение тропических и умеренных экосистем

Глобальное распределение почвенного биоразнообразия. Почвенные экосистемы по праву считаются одними из самых богатых жизнью местообитаний на Земле, что справедливо как для умеренного пояса Европы, так и для тропиков Южной Америки, Центральной Африки и Юго-Восточной Азии. Анализ выявляет ключевые сходства и различия в почвенном биоразнообразии между этими зонами, хотя огромное разнообразие тропиков не может быть охвачено полностью. На одном участке в бразильской Амазонии может обитать несколько тысяч видов беспозвоночных, что превышает показатели аналогичных участков в лиственных лесах Центральной Европы. Однако различия в видовом богатстве почв между умеренными и тропическими регионами менее выражены, чем в надземных экосистемах. Высокое разнообразие тропических почв отчасти объясняется обширными площадями этих регионов в сочетании с высокой степенью эндемизма, когда многие виды обитают в ограниченных ареалах.

Масштабы и особенности тропической почвенной жизни. Примером невероятного богатства тропиков служит Бразилия, где официально описано более 50 000 видов животных, обитающих в почве и подстилке (таблица 3.1).

Хотя некоторые виды, например гигантские дождевые черви (рис. 3.19), достигают значительных размеров, большинство организмов микроскопичны, к примеру нематоды, или представлены мелкими насекомыми, или жуки и муравьи. Кроме того, тропические почвы поддерживают исключительно высокое разнообразие грибов (рис. 3.20), что критически важно для круговорота питательных веществ. Большинство тропических почвенных организмов остаются неизвестными науке — описано лишь 3-5% от прогнозируемого мирового разнообразия нематод и клещей. Существенным препятствием является глобальная нехватка таксономистов.

Рис. 3.19: Гигантский дождевой червь (Rhinodrilus priolli) из бразильской Амазонии

Рис. 3.20: Грибок подстилочного слоя бразильской Мата Атлантика с маленькой мухой внутри

Почвенные сообщества как «последний биотический рубеж». Глубокий недостаток знаний позволил назвать почвенные сообщества «последним биотическим рубежом». Общее количество видов, обитающих в почве по всему миру, остается загадкой. Невероятно сложная почвенная система тропиков с большим количеством взаимодействующих видов микроорганизмов, животных и грибов обеспечивает человечеству широкий спектр экологических функций и экосистемных услуг. Экономическая ценность этих услуг, включая обеспечение продовольствием и регулирование климата, оценивается в миллиарды евро ежегодно. Несмотря на это, тропические почвенные экосистемы сталкиваются с растущими угрозами из-за изменений в землепользовании, такие как вырубка лесов под плантации биотоплива, что усугубляется их фундаментальной неизученностью.

Ключевые примеры тропического биоразнообразия: дождевые черви. Хотя основные группы почвенных организмов в Европе и тропиках схожи, между ними существенные различия. Наиболее очевидным является наличие гигантских дождевых червей, достигающих длины одного-двух метров. Однако эти гиганты обычно немногочисленны и не оказывают столь доминирующего влияния, как дождевые черви-инженеры в европейских почвах. И наоборот, даже небольшие виды могут оказывать огромное воздействие. Вид Pontoscolex corethrurus, родом из северной Южной Америки, за последние шестьсот лет распространился по большинству тропических регионов мира (рис. 3.21). В больших количествах на вырубках тропического леса его интенсивная деятельность по образованию копролитов может уплотнять поверхность почвы, ухудшая ее водопроницаемость и рост растений.

Рис. 3.21: Молодые и взрослые особи вида Pontoscolex corethrurus

Уникальные адаптации и роль общественных насекомых. Другой влиятельный вид, Enantiodrilus borellii, доминирует в ландшафте восточноболивийских саванн благодаря своим слепным башням, достигающим 30 см в высоту — это адаптация к регулярным наводнениям в провинции Бени (рис. 3.24). Крупномасштабная деятельность по переработке почвы положительно влияет на рост растений и разнообразие других организмов. Аналогично, паразитический червь Martiodrilus sp. из колумбийских Льяносов выполняет настолько важные функции, что его удаление вызывает значительные нарушения в почвенной экосистеме (рис. 3.25). Более существенным отличием от европейских почв является ярко выраженное доминирование общественных насекомых в тропиках, особенно термитов в саваннах и муравьев в лесах.

Рис. 3.24: Литые башни одного вида дождевых червей после окончания сезона наводнений (Бени, Боливия)

Рис. 3.25: Непроницаемый слой отложений дождевых червей (серая зона) на поверхности почвы недавно расчищенного лесного участка, который сейчас используется как луг

Роль термитов в тропических экосистемах. Термиты являются неотъемлемой частью тропических наземных экосистем, населяя все ярусы растительности и различные горизонты почвы. Их гнезда — одни из крупнейших сооружений, построенных беспозвоночными, достигающие нескольких метров в диаметре и высоте и вмещающие миллионы особей разных каст. Термиты питаются преимущественно древесиной, которую способны переваривать благодаря симбиотическим микробам в кишечнике. Их роль в биогеохимических циклах значительна — на их долю приходится примерно 4% и 2% глобальных выбросов метана и углекислого газа соответственно. Однако существуют исключения; в колумбийских Льяносах годовой поток метана из термитников составляет лишь 0.0004% от общемирового, так как метан окисляется в почве до попадания в атмосферу.

Разнообразие муравьев и выводы о значимости тропических почв. Термиты оказывают значительное положительное воздействие на структуру почвы благодаря высокой активности и биомассе. В тропических лесах на гектар может приходиться в среднем 100 видов термитов. В некоторых регионах, к примеру африканский Сахель, термитов даже разводят для производства компоста. Разнообразие муравьев в тропиках также необычайно велико — на площади 10 км² может обитать свыше 500 видов. Из 12 513 описанных в мире видов около 25% встречаются только в Южной Америке. Удивительно, но на участке 10х10 метров в Перу было зафиксировано 114 видов, а с одного дерева в бразильской Амазонии собрано 82 вида, что подчеркивает уникальность и уязвимость этих экосистем, требующих особых мер охраны и дальнейшего изучения.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Rebekka Artz, The Macaulay Land Use Research Institute, UK Dimos Anastasiou, Bio4met, Greece Dominique Arrouays, L’Institut National de la Recherche Agronomique, France Ana Catarina Bastos, Cranfield University, UK Anna Bendetti, Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante

Источник: European Atlas of Soil Biodiversity

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам биологических и экологических специальностей, почвоведам, экологам-практикам, а также всем, кто интересуется основами почвенного биоразнообразия и функционирования наземных экосистем.