Редкие деревья Гуама поддерживают разнообразие и здоровье экосистем
Исследование Университета Гуама показало, что разложение опада из трёх видов угрожаемых деревьев высвобождает азот и углерод в почву для использования другими растениями. Результаты подчёркивают важность биоразнообразия и роль определённых организмов в извлечении азота и углерода из атмосферы и их связывании в биосфере. Результаты опубликованы в сентябрьском выпуске журнала MDPI Nitrogen.
Критически важный источник азота
Углерод и азот в изобилии присутствуют в атмосфере, но их атмосферные формы не используются растениями напрямую. Зелёные растения способны фиксировать атмосферный углерод в процессе фотосинтеза без помощи симбиотических микроорганизмов. Другие растения имеют азотфиксирующие микроорганизмы в корнях, что позволяет им напрямую использовать атмосферный азот.
Азот требуется в больших количествах для поддержания здоровья растений, но большинство растений поглощает его из почвы. Источником этого почвенного азота в основном является отмирание и разложение листьев и корней растений, образующих симбиоз с азотфиксирующими микроорганизмами.
«Это означает, что в лесном сообществе деревья, обладающие этой специализированной симбиотической связью, критически важны как источник азота для других членов леса», — сказал доктор Адриан Арес, заместитель директора Западного Тихоокеанского тропического исследовательского центра, где проводилось исследование.
Модельными деревьями в исследовании на Гуаме были саговник Cycas micronesica, бобовое растение Intsia bijuga и бобовое растение Serianthes nelsonii.
Симбиоз бобовых растений и бактерий в корневых клубеньках изучается десятилетиями, так как многие мировые продовольственные культуры — бобовые, и их вклад в потребности человека в белке зависит от азота, получаемого от симбионтов. Симбиоз саговников и азотфиксирующих цианобактерий в специализированных корневых структурах изучен меньше.
«Более глубокое понимание симбиоза саговник-цианобактерии имеет критическое значение для понимания биохимии саговников», — сказал Бенджамин Делозо, специалист по саговникам в Университете Гуама.
Скорость разложения листьев
В основе исследования лежала глобальная концепция «спектра экономики листа». Листочки Serianthes nelsonii мелкие и тонкие, для их построения требуется мало ресурсов. Напротив, листья Cycas micronesica крупные и толстые, для их построения требуется много ресурсов. Потребности Intsia bijuga находятся между этими двумя видами.
«Принципы спектра экономики листа предсказывали, что скорость высвобождения углерода и азота из мёртвого листового материала будет высокой для Serianthes nelsonii и низкой для Cycas micronesica», — сказал Делозо.
Предсказания подтвердились. Около 80% пула углерода и азота высвободилось из опада Serianthes nelsonii менее чем за три месяца, а полное разложение произошло менее чем за год. Напротив, высвобождение углерода и азота из опада Cycas micronesica было постепенным, и 25–30% исходного углерода и азота оставались связанными в остатках даже после года разложения. Скорость разложения опада Intsia bijuga была промежуточной.
Знания для природоохранных решений
Одним из ключевых результатов исследования стало подтверждение, что эти виды деревьев по-разному модулируют локальные почвенные процессы, и эти различия увеличивают пространственную неоднородность, что улучшает здоровье экосистемы.
«Два из этих видов деревьев находятся под угрозой исчезновения, и эти новые знания об услугах, которые они предоставляют экосистемам Гуама, являются критически важной частью для разработки улучшенных природоохранных решений», — сказал Арес.