Ученые из подведомственного Минобрнауки России Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова (ИПЭЭ РАН) выяснили, что потепление и уровень осадков в большей степени влияют на численность почвенных беспозвоночных, чем повышение содержания углекислого газа в атмосфере. К такому выводу исследователи пришли по результатам метаанализа данных 86 полевых экспериментов, проведенных в разнообразных биомах Евразии, Северной и Южной Америки, Австралии, Антарктиды и океанических островов.
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Почвенные беспозвоночные, в том числе нематоды, коллемболы, клещи, дождевые черви — важные участники детритных пищевых сетей, начинающиеся с остатков живых организмов (детрита). «Характер функционирования детритных пищевых сетей в почве вносит существенный вклад в баланс углерода в наземной экосистеме. Поэтому почвенные беспозвоночные могут служить важным индикатором для уточнения углеродного баланса в наземных экосистемах»,— пояснил Антон Гончаров, старший научный сотрудник лаборатории почвенной зоологии и общей энтомологии ИПЭЭ РАН.
Результаты исследования научного коллектива ИПЭЭ РАН показали, что в среднем рост температуры воздуха на 1°C коррелировал с увеличением численности клещей на 12,5% и снижением популяций коллембол на 9,6%. Увеличение уровня осадков на 10% было ассоциировано с увеличением численности олигохет на 34,7% и нематод на 1,4%.
По словам ученых, в засушливых регионах следует ожидать формирования почвенных сообществ, способствующих минерализации углерода, что повлечет за собой увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере. В регионах с повышенным количеством осадков, наоборот, структура детритных пищевых сетей будет способствовать накоплению углерода в почве, тем самым снижая уровень углекислого газа.
Результаты исследования опубликованы в международном журнале первого квартиля. Научный проект был поддержан Российским научным фондом (№22-76-10029). В дальнейших планах научного коллектива — изучить влияние изменения климата на взаимодействия между ключевыми элементами наземных экосистем: почвенными грибами, почвенными беспозвоночными и растениями.
Антон Гончаров, старший научный сотрудник лаборатории почвенной зоологии и общей энтомологии ИПЭЭ РАН:
— Почему ученые выбрали для исследований эти места на карте мира?
— Наша работа представляет собой обзор и углубленный математический анализ результатов уже опубликованных научных исследований. Точки на карте мира отражают места проведенных и опубликованных экспериментов по оценке влияния изменения климата на почвенных беспозвоночных.
— Почему исследовали именно почвенных беспозвоночных?
— Потому что это основной объект исследований в нашей лаборатории, которая называется «Лаборатория почвенной зоологии и общей энтомологии». Почвенные беспозвоночные — многообразная группа беспозвоночных, включающая в себя почвенных клещей, коллембол, многоножек, дождевых червей, личинок и взрослых особей многих отрядов насекомых, а также многие другие менее известные группы беспозвоночных животных. В общем, всех тех неярких и юрких существ, которые разбегаются в разные стороны, когда вы резко поднимаете большой камень или отбрасываете трухлявое бревно. Хорошо известно, что все эти организмы восприимчивы к изменению условий среды (которое может быть вызвано в том числе и изменением климата), а также к тому, что почва и населяющие ее беспозвоночные являются одним из важных элементов глобального цикла углерода. Однако из-за большого разнообразия почвенной фауны точные оценки этих процессов сделать затруднительно. В данной работе мы сделали попытку оценить влияние изменения климата на четыре ключевые группы почвенных беспозвоночных (клещи, коллемболы, нематоды, дождевые черви).
— Как проводились исследования?
— Наше исследование представляет собой метаанализ опубликованных исследований, каждое из которых было посвящено оценке влияния изменения ключевых свойств окружающей среды (температура воздуха, уровень осадков, содержание углекислого газа в воздухе) на численность почвенных беспозвоночных в полевых (не лабораторных) условиях. Многие из этих исследований были проведены по следующей схеме: на выбранном участке (например, в лесу, на лугу, на сельскохозяйственном поле) были установлены open top chambers — небольшие теплицы (с площадью основания от 1 до 5 кв. м), у которых не было «потолка». Внутрь теплицы устанавливались датчики температуры для определения повышения температуры воздуха над почвой, вызванного установкой теплицы. Отношение площадей открытого потолка и основания позволяло определить долю снижения осадков, попадающих внутрь камеры. В конце эксперимента внутри камеры были отобраны образцы почвы, в которых была определена численность почвенных беспозвоночных. Средняя длительность экспериментов, которые были включены в наш метаанализ, составила 51 месяц, то есть более четырех лет.
— Расскажите о двух-трех наиболее интересных.
— Интересный эксперимент по изучению влияния повышения температуры на коллембол (DOI: 10.1038/srep18161) и клещей (DOI: 10.1038/srep44489) был проведен в Швеции. Длительность эксперимента составила 21 год.
В работе, проведенной в Антарктиде (DOI: 10.1111/j.1365-2486.2009.01919.x), было зафиксировано, что повышение температуры воздуха всего на 0,5 градуса при одновременном увеличении осадков на 25% привело к многократному росту численности коллембол: в три раза через год экспозиции и в десять раз через два года.
— Как проводился метаанализ данных?
— Метаанализ данных проводился в несколько этапов: сначала по заданным ключевым словам в международных базах, индексирующих научные публикации, было найдено краткое содержание 2249 публикаций. Среди найденных заметок вручную были выбраны 283 публикации, которые показались релевантными для нашего метаанализа. После прочтения полных текстов этих 283 публикаций в метаанализ были включены 86 статей. Из каждой статьи были извлечены данные о численности беспозвоночных и об условиях эксперимента, сформирована база данных. После этого было проведено математическое моделирование. Полученные модели были использованы для получения оценок влияния изменения климата на ключевые группы почвенных беспозвоночных. С момента начала работы над этим обзором до дня, когда рукопись была принята к печати, прошло три с половиной года.
— Как будут использованы результаты исследования в дальнейшем?
— Полученные результаты позволяют более точно оценить влияние изменения климата на глобальный баланс углерода.
Подготовлено при помощи Минобрнауки.