Цикадовые растения предоставляют важную «экосистемную услугу»
Исследование, опубликованное в июньском номере 2020 года рецензируемого журнала Horticulturae, показывает, что цикадовые — находящиеся в упадке и одна из самых угрожаемых групп растений в мире — предоставляют важную услугу соседним организмам. Учёные из Западно-Тихоокеанского тропического исследовательского центра Университета Гуама и Ботанического центра Монтгомери в Майами обнаружили, что по крайней мере два вида цикадовых делятся азотом и углеродом через почву, создавая благоприятные условия для других организмов.
«Новые знания из этого исследования показывают, как потеря цикадовых растений в естественных местообитаниях может создать пагубные побочные эффекты, негативно влияющие на другие организмы, которые эволюционировали, завися от их экосистемных услуг», — заявил Патрик Гриффит, исполнительный директор Ботанического центра Монтгомери.
Цикадовые растения содержат азотфиксирующие цианобактерии в специализированных корнях. Микроорганизмы делятся новоприобретённым азотом со своими хозяевами в рамках симбиоза, выгодного обоим организмам.
Исследовательские группы Университета Гуама давно изучают питательные отношения Cycas micronesica по всему его эндемичному ареалу.
«Этот уникальный древовидный вид цикаса имеет культурное и экологическое значение, а результаты проливают свет на новые знания об экосистемных услугах, предоставляемых растением», — сказал Адриан Арес, заместитель директора исследовательского центра.
Исследование было сосредоточено на концентрации в почве трёх элементов, влияющих на рост и развитие живых организмов. В почвах рядом с цикадовыми растениями содержание азота и углерода увеличивалось до концентраций, превышающих таковые в почвах вдали от растений. Напротив, концентрации фосфора в почвах рядом с растениями были истощены по сравнению с удалёнными почвами.
«В дополнение к прямому вкладу углерода и азота в общую массу почвы, химические изменения, вызванные цикадовыми растениями, создали нишевые местообитания, которые увеличили пространственную неоднородность в естественных лесах», — отметил Арес, добавив, что экосистемы с высоким биоразнообразием обычно более устойчивы к угрозам и быстрее восстанавливаются после негативных воздействий.
Нишевые пространства, созданные цикадовыми, обеспечивают почвенную пищевую сеть микросредой, отличной от окружающих лесных почв. Эти почвы, «отпечатанные» цикадовыми, полезны для организмов, которые используют пространства с более высоким уровнем азота относительно фосфора и более высоким уровнем углерода относительно фосфора. Учёные называют эти элементные отношения «стехиометрией», и важность этих отношений для здоровья и продуктивности организмов хорошо изучена.
Модельными растениями для исследования стали два вида цикадовых, произрастающих в США: Zamia integrifolia (Флорида) и Cycas micronesica (Гуам). Zamia integrifolia — единственный вид цикадовых, произрастающий на континентальной части США, а Cycas micronesica — единственный вид рода Cycas, произрастающий на территории США.