Исследование показывает, как жуки-могильщики превращают смерть в жизнь

Жуки-могильщики (или могильщики, Nicrophorus spp.) размножаются в тушах мелких животных, например, мышей или птиц, и вместе с личинками быстро разлагают их. Они находятся на границе живого и мёртвого, подобно почве, которая является тонкой «кожей» планеты, полной жизни и преобразующей смерть.

Жизнь, смерть и почва

Более четверти всего биоразнообразия Земли обитает в почве. Эти организмы разлагают мёртвую материю и контролируют круговорот элементов. Однако роль мелких млекопитающих и птиц в этом процессе изучена мало, хотя они гораздо многочисленнее. Исследование в США показало, что весной и летом до 75% туш мелких млекопитающих забирают жуки-могильщики.

Жук-могильщик

Для размножения этим жукам (около 1 см в длину) необходимо найти и закопать тушу. Пара жуков может закопать мышь весом 30 г за несколько часов. В подземной «крипте» они снимают с туши шерсть или перья, формируют из плоти шар и покрывают его антимикробными выделениями (лизоцимами), чтобы защитить от бактерий и грибов. Также они покрывают тушу собственными кишечными микробами, которые помогают её переваривать, предотвращают разложение почвенными микробами и маскируют запах.

Самка откладывает яйца в окружающую почву. Родители кормят вылупившихся личинок, срыгивая пищу. Примерно за неделю личинки полностью потребляют тушу. Если бы жуков не было, разложение происходило бы медленнее (несколько недель) за счёт почвенных микробов. Жуки ускоряют этот процесс и переносят его под землю, меняя сроки и место поступления питательных веществ в почву.

Растения, работающие на свету, и углерод

Большинство материалов в почве имеют растительное происхождение. Растения посредством фотосинтеза фиксируют углерод из атмосферы. После смерти их биомасса попадает в почву, где частично разлагается с выделением CO2, а частично надолго запасается (секвестрируется). Почва должна быть чистым поглотителем парниковых газов, но из-за деятельности человека она может превращаться в их источник.

Влияние поступления питательных веществ и органики из туш животных на почву и климатические циклы изучено крайне мало.

Проверка гипотезы

Для эксперимента собрали свежую почву из дубового леса в Северной Ирландии. Создали три типа микрокосмов:

  1. Только почва.
  2. Почва и туша мыши.
  3. Почва, туша мыши и пара жуков.

Образцы почвы отбирали в соответствии с чётким графиком цикла размножения жуков. Измеряли:

Эксперимент длился чуть более двух недель, но обработка данных заняла более трёх лет.

Защитники почвы

Результаты показали, что жук вызывает значительные изменения в обилии важных групп почвенных животных, а также бактерий и грибов. Он также менял количество органического вещества и pH почвы со временем. Все эти изменения были синхронизированы с ключевыми этапами цикла размножения жука.

Это означает, что жук временно замедляет разложение в почве, ускоряя при этом переработку туши. Интересно, что дополнительное поступление свежей органики (туши) обычно может ускорять разложение уже существующего почвенного органического вещества, увеличивая выброс газов в атмосферу.

Жук же действовал как «амортизатор», замедляя биологические процессы в почве, несмотря на поступление туши. Например, когда жук производил антибиотики, количество микробов в окружающей почве падало, а когда прекращал — снова росло. Жук стабилизировал биологический состав почвы, сохраняя его близким к исходному (свежей лесной почве). Этого не происходило, когда туша разлагалась без жука.

Стабильность почвенной системы важна, потому что биологически стабильная почва с большей вероятностью будет поглотителем углерода и не увеличит краткосрочные выбросы от разложения собственного органического вещества.

Одна туша и одна пара жуков могут показаться незначительными. Но сотни или тысячи таких пар в лесу могут существенно влиять на скорость перемещения элементов (например, углерода) между почвой и атмосферой. Исследование показывает, что жук-могильщик является ключевым фактором, управляющим почвенной биологией, а значит, в некоторой степени контролирует дыхание экосистемы и круговорот питательных веществ.