Разнообразие и численность почвенных животных определяют разложение листьев в лесу

Мелкие животные, разлагающие опавшие листья в лесу, формируют сложные пищевые сети и необходимы для функционирования экосистемы. Исследование, охватившее более 80 лесов в Германии и на Суматре (Индонезия), показало, что при изучении на уровне ландшафтов на эту функцию особенно влияют два фактора: численность животных и их видовое разнообразие. В предыдущих работах связь между биоразнообразием и функционированием экосистемы изучалась в основном на небольших тестовых площадках.

На таких малых площадках количество видов можно точно контролировать, однако число видов там, как правило, относительно невелико, а пищевые сети не очень сложны. В новом исследовании учёные проверили, в какой степени результаты таких экспериментов применимы к реальным ландшафтам. Для этого они собрали все листья с площади в один квадратный метр в 80 лесах в Германии и на Суматре, чтобы изучить живущих там животных: в основном насекомых, пауков и улиток; всего более 12 000 особей почти 1200 видов. На основе этих данных они рассчитали энергию, протекающую через пищевую сеть в лесной подстилке. Это, в свою очередь, позволило оценить скорость разложения листьев на лесной почве.

Пищевые сети, в которых преобразуется энергия, запасённая в листьях, очень сложны. Например, ногохвостки поедают опавшие листья; их затем едят клещи, на которых, в свою очередь, охотятся такие хищники, как пауки. Разлагая опавшие листья таким образом, почвенные животные (вместе с грибами и бактериями) играют важную роль в лесной экосистеме. Без них листья накапливались бы метрами всего за несколько лет. «У разлагателей в лесу та же функция, что и у службы вывоза мусора в наших городах», — объясняет руководитель исследования Ульрих Брозе, глава исследовательской группы «Теория науки о биоразнообразии» в Немецком центре интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и профессор Йенского университета имени Фридриха Шиллера.

Больше — лучше: правило для лесов Германии и Индонезии

Исследование показало, что поток пищевой энергии через лесную подстилку особенно высок, если сообщество разлагателей богато видами и особями. Исследователи в основном находили такие сообщества в близких к естественным лесах с низкой степенью хозяйственного использования — как в Германии, так и на Суматре. «Наши результаты показывают, что функционирование естественных и сложных экосистем в конечном счёте определяется простыми закономерностями: чем выше численность особей и чем выше видовое богатство, тем лучше система функционирует». Напротив, состав животного сообщества и характеристики отдельных видов сыграли в исследовании подчинённую роль. Эти факторы часто демонстрировали сильное влияние на функционирование экосистемы в предыдущих экспериментах. «Если в целом присутствует меньше видов, как это обычно бывает на контролируемых тестовых площадках, влияние отдельных видов велико. Однако в крупных видовых сообществах отдельные виды, по-видимому, имеют меньший вес, и действует простое правило "больше — лучше"», — говорит Брозе. «Было неожиданно увидеть, что это, судя по всему, применимо как к лесам Германии, так и Индонезии», — добавляет ведущий автор исследования Эндрю Барнс. Это было неожиданно, поскольку не только сами леса, но и методы управления в двух регионах сильно различаются. Барнс проводил исследование в Гёттингенском университете, но с тех пор также перешёл в Немецкий центр интегративных исследований биоразнообразия (iDiv). Исследователи опубликовали свои выводы в специальном выпуске авторитетного журнала Philosophical Transactions of the Royal Society B, посвящённом биоразнообразию и функционированию экосистем в динамичных ландшафтах.

Лесные участки, где исследователи собирали образцы, находились на расстоянии до 90 километров друг от друга на Суматре и до 630 километров в Германии. Они также различались по степени использования и влияния человека. Исследованные участки на Суматре варьировались от нетронутых лесных регионов до монокультур масличных пальм, а в Германии — от ненарушенных буковых лесов до интенсивно эксплуатируемых хвойных лесов. Немецкие участки располагались в биосферном заповеднике Шорфхайде-Хорин (Бранденбург), биосферном заповеднике Швабский Альб (Баден-Вюртемберг) и регионе Хайних-Дюн (Тюрингия), часть которого является национальным парком. Все они входят в исследовательскую платформу «Биоразнообразие-Эксплоратории». Образцы из Индонезии были взяты в рамках Коллаборативного исследовательского центра «Экологические и социально-экономические функции систем трансформации тропических низменных дождевых лесов» (Гёттингенский университет).