Напуганная саранча замедляет выделение углекислого газа
Поступление в почву останков растительноядных насекомых, подвергшихся стрессу, существенно замедляет ее минерализацию, что связано с понижением содержания азота в их телах.
Американские и израильские ученые опубликовали в свежем номере журнала Science статью, в которой показали, что состав почвы напрямую зависит от состояния высших звеньев пищевой цепи, а именно, от физиологических реакций растительноядных насекомых на присутствие хищника.
До настоящего времени считалось, что состав почвы определяется преимущественно отмирающей растительной массой, а не относительно менее многочисленными останками растительноядных существ, стоящих выше по пищевой цепи. Авторы статьи решили опровергнуть это мнение на примере растительноядной кобылки Melanoplus femurrubrum из семейства саранчовых (Acrididae).
Исследователи изучили содержание микроэлементов в телах популяций кобылок, питавшихся на поле, заселенном пауками, и на поле, которое было от них свободно. Выяснилось, что процентное соотношение углерода и азота было выше в телах насекомых, напуганных присутствием пауков.
Дело в том, что стресс, вызванный наличием хищников, побуждает насекомых питаться более калорийными растениями (следовательно, более богатыми углеводами). При этом рост и размножение, требующие синтеза азотистых соединений, затормаживаются, а имеющиеся белки расщепляются для получения сахаров. В итоге азот выводится из организма насекомых, подвергшихся стрессу, и его концентрация падает.
В лабораторных условиях ученые добавили в почву останки кобылок из популяций двух исследованных типов и смешали ее с травяным компостом, по массе превосходящим тела насекомых почти в 150 раз. Оказалось, что процесс минерализации в почве, содержащей останки испуганных кобылок, идет почти на 62% медленнее, чем в почве с кобылками, не сталкивавшимися с пауками. Скорость минерализации исследователи измеряли количеством выделяющегося CO2, в который бактерии превращают органический углерод.
Такой эффект объясняется тем, что развитие бактерий, ответственных за разложение растительных остатков, лимитировано содержанием азота. Поэтому добавление даже незначительной массы напуганных насекомых, в телах которых содержалось меньше азота, столь сильно сказалось на процессе минерализации почвы. Этот вывод ученые также обосновали экспериментально, добавляя в почву искусственные смеси с различной концентрацией азота, имитирующие состав тела кобылок.
По мнению ученых, выводы их работы демонстрируют тесную взаимосвязь между различными уровнями экосистемы, так как даже наличие пауков косвенно влияет на выделение в атмосферу углекислого газа и на состав почвы. «Мы должны осознать необходимость сохранения всех компонентов экосистемы, в том числе и хищников», -- подчеркнул Дрор Холена, один из авторов исследования.