Сооружения дождевых червей, муравьев и термитов, которые те возводят в почве, способствуют увеличению растительной биомассы и развитию почвенного микробиома за счет существенного роста доступности элементов питания.
Вклад червей и термитов более заметен ближе к экватору, а муравьи активнее проявляют себя в средних широтах. Раньше вклад этих таксонов беспозвоночных в циклы элементов питания систематически недооценивался, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Порядка 59 процентов биологических видов проводят хотя бы часть своего жизненного цикла в почве. Они играют значительную роль в ее образовании и поддержании ее свойств, в том числе плодородия — способности обеспечивать жизнь растениям. Почвенные беспозвоночные строят биогенные сооружения — муравейники, насыпи, норы — которые расширяют разнообразие экологических условий и создают микросреду для обитания других животных. Биомасса наземных беспозвоночных в 2,5 раза выше, чем позвоночных, при этом исследования их воздействия на почву через инженерные сооружения фрагментарны и охватывают отдельные таксоны в небольших регионах.
Ученые под руководством У Дунхао (Donghao Wu) из Университета Чжуншань имени Сунь Ятсена провели метаанализ 1047 научных публикаций, посвященных влиянию инженерных построек 170 видов муравьев, 136 видов термитов и 100 видов дождевых червей на почву в природных и лабораторных условиях. Они выбрали эти таксоны из-за их практически глобальных ареалов.
Оказалось, что термиты увеличивают содержание физической глины (важный предиктор плодородия) в почве на 63 процента, разнообразие растений на 51 процент и содержание фосфора в растительных тканях на 34 процента (p < 0,05). Муравьи снижают влажность почвы на девять процентов, уменьшают ее плотность на 21 процент, увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур на 157 процентов и ускоряют процесс денитрификации (то есть сделали азот более доступным для растений) на 719 процентов (p < 0,05).
Присутствие дождевых червей увеличивает влажность почвы на 13 процентов, ускоряют процесс денитрификации на 335 процентов и повышают активность фермента фосфатазы на 30 процентов (p < 0,05). При этом представители всех трех таксонов увеличивают почвенное дыхание на 68-131 процент, биомассу микроорганизмов на 45-151 процент и фитомассу на 21-75 процентов (p < 0,05). Также все три группы повышали электропроводность и содержание макроэлементов в почве.
В целом беспозвоночные эффективнее улучшали почвенные свойства ближе к экватору, особенно в тропических лесах, но заметным исключением из этого стали муравьи. Пик их действия пришелся на средние широты, и в умеренных лесах их геоинженерная работа оказалась критически важна для поддержания цикла азота. Авторы отметили, что в будущем для более точной оценки углеродного круговорота и цикла элементов питания в модели нужно включать блоки, учитывающие вклад крупных таксонов почвенных беспозвоночных — до этих пор он систематически недооценивался.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур надеяться на муравьев недостаточно, важно еще и применять эффективные хозяйственные практики. Например, если посеять поликультуру из 16 видов злаков, разнотравья и бобовых, то через два десятилетия ее надземная фитомасса будет на 150-370 процентов выше, чем у монокультуры на соседнем участке поля.
Автор: Марина Попова