Тайный мир под землей: чем на самом деле опасны теплые зимы

Глядя на заснеженный зимний пейзаж, вы можете подумать, что природа крепко спит. Однако под поверхностью крошечные организмы усердно трудятся, перерабатывая отмершие растительные остатки и другие органические вещества прошлого года.

Эти почвенные микроорганизмы-переработчики высвобождают питательные вещества, которые будут действовать как удобрение, когда травы и другие растения проснутся с весенним таянием снега.

Ключевую роль в этом играют арбускулярные микоризные грибы, встречающиеся более чем у 75% видов растений по всей планете. Эти нитевидные грибы растут паутиной внутри корней растений, обеспечивая им до 50% питательных веществ и воды в обмен на углерод, который грибы используют для роста и размножения.

Зимой снежный покров изолирует микоризные грибы и другие микроорганизмы, словно одеяло, позволяя им продолжать разлагать органические вещества почвы, даже когда температура воздуха над снегом значительно ниже нуля. Однако, когда дождь смывает снежный покров или достаточный снежный покров не образуется, вода в почве может впоследствии замерзнуть, как и микоризные грибы.

В новом исследовании, проведенном в степях Скалистых гор, мы изучили участки земли, которые в течение трех десятилетий ученые во главе с экологом Джоном Хартом повышали на 2 градуса Цельсия (3,6 градуса Фаренгейта) с помощью подвесных обогревателей, имитирующих температуру воздуха, которая, вероятно, будет наблюдаться в этом районе к концу столетия.

На поверхности земли за это время участки изменились: вместо преимущественно лугов появились более пустынные кустарниковые заросли. Под землей мы обнаружили еще кое-что: заметно уменьшилось количество полезных микоризных грибов, что снизило способность растений усваивать питательные вещества и защищаться от стрессовых факторов окружающей среды, таких как низкие температуры и засуха.

Эти изменения представляют собой серьезный сдвиг в экосистеме, который в широком масштабе может отразиться на всей пищевой цепи, поскольку злаки и травянистые растения, такие как полевые цветы, от которых зависят крупный рогатый скот и дикие животные, сокращаются и уступают место более пустынной среде.

Равновесие растений и грибов

Есть несколько важных способов, как более теплые зимы и изменение снежного покрова могут влиять на рост растений и грибов.

Один из первых признаков изменения зимних условий — это рассинхронизация процессов жизнедеятельности растений, грибов и животных, зависящих друг от друга. Например, множество свидетельств со всего мира подтверждают, что раннее таяние снега может привести к тому, что цветы зацветут до прибытия опылителей.

Для растений, зависящих от микоризных грибов, также важен вопрос времени, так как периоды их роста должны совпасть.

Поскольку растения, помимо температуры, реагируют на свет, а подземные микроорганизмы — на температуру и доступность питательных веществ, более теплые зимы могут привести к тому, что микроорганизмы начнут проявлять активность задолго до того, как это сделают растения.

На исследовательском участке, расположенном на субальпийском лугу в Колорадо, в апреле 2023 года мы также начали эксперимент по ускоренному таянию снега, в результате которого на пяти больших участках таяние ускорилось примерно на две недели.

Мы обнаружили, что раннее таяние снега ускорило рост микоризных грибов на одну неделю, но не выявили соответствующих изменений в росте корней растений. Когда микоризные грибы активизируются раньше растений, растения не получают пользы от питательных веществ, которые микоризные грибы поглощают из почвы.

Исчезающее питание

Преждевременное таяние снега также может привести к потере питательных веществ из почвы.

Когда микроорганизмы разлагают органические вещества в более теплых почвах, питательные вещества накапливаются в воздушных и водных карманах между частицами почвы. Затем эти питательные вещества становятся доступными для микоризных грибов, которые передают их растениям. В то время как микоризные грибы передают питательные вещества растению, другие грибы являются преимущественно разлагателями, которые сохраняют питательные вещества для себя.

Однако, если дождь идет на снег или снег тает рано, до того, как растения начнут активно расти, питательные вещества могут вымываться из почвы в озера и ручьи. Эффект аналогичен стоку удобрений с сельскохозяйственных полей: питательные вещества подпитывают рост водорослей, что может создавать зоны с низким содержанием кислорода. В то же время растениям на поле становится доступно меньше питательных веществ.

Подобное вымывание питательных веществ наблюдалось в самых разных экосистемах с теплыми зимами и дождями на снегу, от горных лугов в Колорадо до умеренных лесов в Новой Англии и на Среднем Западе.

Без толстого снежного покрова почва может замерзать на более длительные периоды зимой, что приводит к снижению микробной активности и нехватке ресурсов с наступлением весны.

Будущее зимы

При всех этих сценариях (несовпадение сроков, увеличение количества осадков, вызывающее вымывание питательных веществ, или промерзание почвы) более теплые зимы приводят к уменьшению весеннего роста.

Однако экосистемы часто обладают высокой устойчивостью. Организмы могут адаптироваться к более низким концентрациям питательных веществ или сместить свой ареал обитания в более благоприятные условия. То, как растения и микоризные грибы адаптируются, определит, как этот скрытый мир приспособится к меняющимся зимним условиям.

Поэтому в следующий раз, когда дождь или малоснежная зима отменят планы на зимние приключения, помните, что это не просто неудобство для людей. Это влияет на скрытый под землей мир, что может иметь серьезные последствия.

Сообщение Тайный мир под землей: чем на самом деле опасны теплые зимы появились сначала на Идеономика – Умные о главном.