Экосистемами правит... страх?

Недавно биологи из США и Израиля выяснили, что хищник может повлиять на деятельность почвенных бактерий, разлагающих листву, даже не вступая с ними в прямой контакт. Ему лишь достаточно долгое время пугать своих жертв, не убивая их. Когда же те умрут от страха, процесс разложения органических остатков в почве, куда попадут их тела, замедлится.

Фото:

Обитатели любой экосистемы связаны друг с другом прямыми связями. Так, бактерии и грибы, разлагая мертвую органику, снабжают почву необходимыми питательными веществами, которые используют растения. Тех, в свою очередь, поедают травоядные, а их — хищники. Таким образом, последние являются как бы управляющим элементом экосистем — от того, сколько они съедят травоядных, зависит и то, сколько растений уцелеет, и то, сколько мертвой органики получат грибы и бактерии.

Как видите, влияние хищников на экосистемы огромно. Не случайно в тех местах, где они были истреблены человеком, экосистемы сразу же начинали изменяться (вплоть до того, что леса сменялись лугами и болотами). Но могут ли они воздействовать прямо и на низшие этажи экосистем, то есть непосредственно на деятельность грибов и бактерий непрямым способом, то есть, не поедая травоядных?

Оказалось, что да. И свидетельство этому — оригинальный эксперимент, поставленный биологами из Йельского университета (США). Исследователей интересовал весьма интересный вопрос — могут ли хищники, не поедая добычи, влиять на самочувствие почвенных бактерий? Ведь очевидно, что мирные обитатели экосистемы, зная, что на них охотятся, испытывают стресс. Так вот, может ли этот стресс сам по себе влиять на состояние экосистемы?

Читайте также: Гусарские усы отвадят вампиров

Для того чтобы узнать это, ученые решили смоделировать простую экосистему. В террариумы была насыпана почва, содержащая бактерий-деструкторов, а также посажены растения. В качестве травоядных обитателей была выбрана американская саранча Hesperotettix viridis, которая никогда не образует стай, и следовательно, вредителем не является (наоборот, ее считают полезной, поскольку эти шустрые насекомые поедают многие ядовитые растения). А хищником же был "избран" паук-охотник из рода Tetragnatha.

Правда, здесь было одно "но" — паук не должен был есть саранчу, в его задачу входило лишь время от времени пугать ее. Однако, каким образом добиться этого, ведь приказать пауку не бросаться на добычу невозможно? Исследователи решили эту проблему весьма необычно — с помощью липкой ленты они склеили пауку его челюсти. То есть охотник мог кружить вокруг добычи и даже бросаться на нее, но причинить ей какой-либо вред он был не в состоянии.

Итак, все подопытные насекомые жили в постоянном страхе за свою жизнь все то время, когда шел эксперимент. Когда же они умирали естественной смертью, их тела оставляли в террариумах и лишь добавляли к ним листового опада. Далее биологи смотрели, насколько интенсивно почвенные бактерии разлагали эти опавшие листья в присутствии трупов "стрессированной" саранчи, а также без них (для контроля).

В итоге было выяснено, что скорость разложения листвы в тех террариумах, где присутствовали останки "жертв страха" была в 200 раз медленнее, чем там,гдеэтих трупов не было!Такие результаты шокировали исследователей — они не ожидали, что стресс жертв мог так сильно повлиять на работу почвенных деструкторов. "Мы были удивлены тем, насколько сильным оказался этот эффект. Очевидно, что хищники действительно могут регулировать деятельность микроорганизмов-деструкторов, просто влияя на химический состав тел своих жертв" — так прокомментировал результаты работы один из исследователей, доктор Дрор Хаулина.

Получается, что даже пугая жертву, пауки оказались способны замедлить разложение растительных органических остатков, то есть оказать существенное влияние на возобновление растительного покрова экосистемы. Раньше считалось, что на подобное могут влиять лишь абиотические факторы (например, засуха) или конкурентные взаимоотношения исключительно между самим деструкторами. Однако теперь, видимо, придется признать, что на биогеохимию почвы могут оказывать влияние и сами "управляющие" экосистемой, то есть хищники.

"Это исследование, как и ряд других, говорит о том, что на такие экосистемные функции, как плодородие почвы, и, соответственно, питание растений, воздействует целый каскад цепных реакций. В то же время нам следует еще раз задуматься над тем, что хищники, являющиеся вершиной пирамиды, весьма уязвимы, и их легко истребить.

А их исчезновение может вызвать весьма непредсказуемые последствия, в том числе и изменение почвенного состава, и она может стать непригодной для растений", — говорит доктор Дэвид Уордл из Университет сельскохозяйственных наук в Умео (Швеция), который уже много лет изучает взаимосвязь микробных сообществ с другими обитателями экосистем.

"Это совершенно меняет наши представление о том, как антропогенные изменения могут повлиять на экосистемы", — вторит ему доктор Хаулина. По его словам, теперь становится совершенно очевидно, что истребление хищников человеком может серьезно повлиять на экологию почв и, соответственно, на биоразнообразие в глобальном масштабе. И, увы, не в лучшую сторону.

Однако, тем не менее, каким образом тела испуганной саранчи смогли повлиять на деятельность почвенных микроорганизмов? Биологи пока не знают точного ответа на этот вопрос. Впрочем, в ряде предыдущих исследований было показано, что стресс заставляет животных переходить на пищу, особенно богатую углеводами, — чтобы быстрее заполнить энергетические потери. Соответственно, смена рациона приводит к соответствующим изменениям в химическом составе организма. Возможно, деятельность бактерий угнетают какие-то продукты распада углеводов, которые в больших количествах накапливаются в телах насекомых, что провели всю свою жизнь в страхе.

Читайте также: Страх пахнет так же, как любовь

В то же время не исключен и другой вариант — постоянный стресс приводит к выработке организмом каких-то специальных веществ (вроде гормона адреналина позвоночных), которые оказывают противомикробное действие. Как все обстоит на самом деле, ученым еще предстоит выяснить. Однако уже сейчас ясно то, что связи всех обитателей экосистемы куда более тесные, чем мы предполагали. Если только лишь одно присутствие хищника способно замедлить деятельность почвенных бактерий…

Читайте также в рубрике "Наука и техника"