Влияние инвазивных видов на почвенное биоразнообразие и функционирование экосистем

Оценка влияния биологических инвазий на почвенные экосистемы требует комплексного подхода, выходящего за рамки простого учёта видов. Необходимо анализировать, какие именно функциональные группы организмов затрагиваются. Почвенное биоразнообразие чрезвычайно велико: в одном грамме почвы могут обитать тысячи видов. Изменения в составе ключевых групп, таких как деструкторы, мутуалисты или патогены, могут фундаментально трансформировать экосистемные процессы. Яркий пример — инвазия европейских дождевых червей в леса Северной Америки, где они, будучи полезными в родном ареале, радикально меняют структуру почвы и состав растительных сообществ. Глобальное распространение получил вид Pontoscolex corethrurus, родом с Гвианского плоскогорья, который теперь доминирует на нарушенных тропических почвах и встречается даже в теплицах Финляндии.

Растения формируют почвенные сообщества как непосредственно, выступая хозяевами или партнерами, так и косвенно — через опад и корневые выделения. Чужеродные растения часто становятся инвазивными, избегая специализированных почвенных патогенов и фитофагов либо не нуждаясь в местных симбионтах. Это конкурентное преимущество приводит к их доминированию. Более того, если экзотический вид является плохим хозяином для мутуалистов, например, микоризных грибов, он может опосредованно угнетать местные растения, зависимые от этих симбиозов. Это снижает их регенерационный потенциал и рост, нарушая естественный ход сукцессий.

Решающим фактором трансформации экосистем является качество опада инвазивных растений. Быстрорастущие экзоты, продуцирующие легко разлагаемый опад, могут стимулировать активность деструкторов, ускоряя круговорот питательных веществ и создавая условия для самоподдерживающегося роста. И наоборот, новые химические соединения в опаде захватчика могут ингибировать процессы разложения, так как местное почвенное сообщество не обладает необходимыми ферментами для их утилизации. Классическим примером служит инвазия азотфиксирующего кустарника Myrica faya на Гавайи, которая кардинально изменила баланс азота на островах, лишённых местных фиксаторов.

Однако последствия инвазий неоднозначны. Некоторые захватчики, например, японский спорыш (Reynoutria japonica), изменяют состав определённых групп почвенной фауны, сокращая разнообразие улиток и изопод, но увеличивая численность хищников, без серьёзного воздействия на общий цикл элементов. Такая вариабельность указывает, что многие чужеродные растения не становятся инвазивными благодаря эффективному контролю со стороны специализированных почвенных патогенов. Эта концепция открывает перспективы для биологического контроля, но требует углублённых исследований в области экологической безопасности.

Доминирование инвазивных видов существенно влияет на функционирование и устойчивость экосистем. Помимо прямой потери биоразнообразия, инвазии изменяют круговорот элементов, почвенную гидрологию и режимы нарушений. Наглядной иллюстрацией служит пример пожароопасного эвкалипта (Eucalyptus globulus) в Южной Европе (рис. 5.16), который трансформирует пожарные режимы. Инвазивные виды часто вытесняют ценные местные, ухудшая предоставляемые экосистемой услуги. Европа, ранее считавшаяся менее уязвимой, теперь сталкивается с растущими угрозами от многочисленных натурализовавшихся захватчиков.

Рис. 5.16: Эвкалипт (Eucalyptus globulus) — инвазивный вид, изменяющий пожарные режимы в Южной Европе.

Ключевой теоретический вопрос заключается в том, обеспечивает ли высокое почвенное биоразнообразие резистентность к инвазиям. Разнообразные сообщества могут полностью занимать экологические ниши, оставляя меньше ресурсов для захватчиков. Этот гипотетический «страховой эффект» также предполагает, что в таких почвах с большей вероятностью присутствуют патогены или фитофаги, способные контролировать экзотические растения либо сразу, либо в ходе коэволюции. Хотя эмпирические данные продолжают накапливаться, поддержание и сохранение почвенного биоразнообразия рассматривается как важная стратегия повышения устойчивости экосистем.

Восстановление экосистем после инвазии часто ограничено сохраняющимся «почвенным наследием» захватчика. Инвазивные растения, разрушающие сети симбиотических микоризных грибов, создают долговременные барьеры для восстановления зависимых местных видов, таких как орхидеи и древесные всходы. Поэтому простой ликвидации захватчика часто недостаточно. Современные подходы признают необходимость активного восстановления почвенного биоразнообразия для возвращения исходных свойств и функций экосистемы.

Сложность почвенных взаимодействий создаёт серьёзные вызовы для восстановления. Например, в европейских прибрежных дюнах местная трава песчаный колосняк (Ammophila arenaria) защищена сложной сетью биотических связей. Инвазивный вид, нарушающий этот баланс, может блокировать её возобновление. В некоторых случаях химические и биологические изменения почвы столь глубоки, что полное возвращение к доновозному состоянию экологически невозможно. Эта необратимость подчёркивает критическую важность превентивных мер и стратегий раннего реагирования для сохранения почвенного биоразнообразия и целостности экосистем.

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.