Источники и пути поступления углерода в почвенные детритные трофические сети: изотопное исследование, Тиунов А.В.

Проект посвящен исследованию основных принципов функционирования пищевых сетей в деструкционном блоке экосистем. Отмершие растительные ткани являются далеко не единственным энергетическим ресурсом, поддерживающим почвенные сообщества. Значительная доля углерода может поступать в детритные пищевые сети через живые корни растений в виде корневых выделений и/или через микоризу; из стабилизированного органического вещества почвы; от заселяющих поверхность почвы фотосинтезирующих лишайников и водорослей, и другими путями. Невозможно составить правильное представление о механизмах функционирования детритного блока без количественной оценки относительной важности этих потоков (каналов) поступления углерода (энергии) в детритные пищевые сети. До последнего времени решение этой задачи сдерживалось методическими трудностями, однако внедрение современных методов, основанных на анализе изотопного состава углерода и других биогенных элементов, позволяет приступить к ее решению. Задачей данного проекта является исследование структуры и мощности основных потоков поступления углерода (энергии) в почвенные детритные трофические сети, а также механизмов освоения и перераспределения энергии на разных уровнях детритных пищевых цепей. Поставленные на 2011 г. задачи выполнены полностью. На территории биостанции ИПЭЭ РАН «Черноголовка» проведен полевой эксперимент с целью количественной оценки вклада углерода, поступающего разными путями (органическое вещество растительных остатков, «корневой углерод», фотосинтезат низших растений), в энергетику разных таксономических и функциональных групп почвенного населения. Получены новые данные о роли «водной субсидии» в энергетике высших уровней трофической пирамиды в прибрежных сообществах педо- и герпетобионтов в бореальных лесах таежного типа. Впервые в экосистеме тропического леса подробно исследован изотопный состав углерода и азота разных типов органического вещества (растения разных ярусов, растительные остатки, органическое вещества почвы на разной глубине, сапротрофные подстилочные грибы), служащего основой детритных пищевых сетей. Впервые проведено сопряженное исследование изотопного состава термитов, относящихся к разным функциональным группам, и представителей других почвенных сапрофагов. Это позволяет получить информацию о пищевой специализации видов, данные о биологии которых отсутствуют или крайне скудны. Впервые получены данные о сезонной динамике изотопного состава тканей модельных представителей почвенного населения (коллемболы и двупарноногие многоножки). Эта динамика связана как с изменениями возрастной структуры популяций, так и со сменой ключевых источников питания в течение сезона. Проведены лабораторные эксперименты с целью оценки доли «корневого» углерода в питании модельных видов почвенных животных. Впервые исследовано влияние степени доступности подвижного углерода на динамику деструкции растительного опада в присутствии животных-микробофагов. В ходе выполнения проекта опубликовано 7 и подготовлено к печати 6 научных работ.