Новое исследование показывает, что устойчивые и удивительно разнообразные популяции организмов могут сохраняться в почве, несмотря на суровые и крайне засушливые условия. Международная группа учёных под руководством исследователей из Кёльнского университета изучила крошечных нематод в чилийской пустыне Атакама. Наряду с полярными регионами, пустыня Атакама считается одним из самых засушливых мест в мире. Недостаток осадков, высокое содержание соли в почве и экстремальные колебания температуры делают её одним из самых неблагоприятных мест на Земле.
Группа ученых, объединивших специалистов в области зоологии, экологии и ботаники, представила стратегии, позволяющие различным видам нематод выживать в данных условиях. Исследование, опубликованная в Nature Communications, раскрывает взаимосвязь между разнообразием живых организмов и характеристиками окружающей среды, формирующими ландшафт.
Нематоды – широко распространенные обитатели почвы, насчитывающие огромное разнообразие видов. Эти организмы выполняют важнейшую функцию в экосистеме, поскольку контролируют популяцию бактерий, участвуют в цикле питательных веществ и служат значимыми показателями здоровья почвы. Их адаптивность впечатляет: нематоды способны существовать в морских пучинах, в арктических областях и даже в почвах с высокой концентрацией соли.
«Почва играет ключевую роль в поддержании экосистем, выполняя такие функции, как аккумулирование углерода и снабжение растений необходимыми элементами. В связи с этим, крайне важно знать, какие организмы населяют почвенный слой, в частности, не только микроорганизмы, но и многоклеточные животные, — отмечает доктор Филипп Шиффер, один из авторов исследования. «Информации о почвах в экстремальных средах обитания, например, в пустыне Атакама, пока недостаточно».
В рамках исследования было выбрано шесть регионов Атакамы, характеризующихся разными условиями окружающей среды. Среди них – более влажные высокогорные зоны с растительностью, солёные территории с повышенным уровнем ультрафиолетового излучения и туманные оазисы, отличающиеся богатым растительным миром. Образцы были отобраны из песчаных дюн, солёных озёр, русел рек и горных массивов. Проведён анализ с целью изучения биоразнообразия, методов размножения и популяционной структуры нематод.
Анализ продемонстрировал значительные расхождения: в верхних слоях почвы на больших высотах обнаруживаются виды нематод, которые размножаются без участия половых клеток. Это подтверждает гипотезу о том, что бесполое размножение даёт преимущество в неблагоприятных условиях. Биоразнообразие также коррелирует с уровнем влажности: увеличение количества осадков способствует повышению разнообразия видов. Температурные различия также играют важную роль в формировании популяций.
Исследование выявило, что стабильные почвенные экосистемы способны поддерживать своё существование даже в суровых условиях и в удалённых районах. Это позволяет предположить, что в других засушливых регионах биоразнообразие может быть более значительным, чем оценивалось ранее. Вместе с тем, полученные сведения также свидетельствуют о потенциальной опасности: упрощённые пищевые цепи, обнаруженные в некоторых из изученных районах, указывают на то, что эти экосистемы уже пострадали и, как следствие, могут быть более восприимчивыми.
«Учитывая увеличивающуюся глобальную засуху, охватывающую всё больше территорий, эти данные приобретают особую значимость. Знание механизмов адаптации живых существ к экстремальным условиям и факторов, влияющих на их распространение, позволит лучше оценить воздействие изменения климата на окружающую среду», — отмечает Шиффер.
Выраженные макроэкологические закономерности, например, изменение количества осадков или существенное влияние высоты над уровнем моря, могут проявляться как в регионах с суровыми условиями, так и на генетическом уровне. Следовательно, данное исследование является важным этапом в стремлении к более точной оценке того, как почвенные организмы реагируют на изменения в окружающей среде по всему миру.
[Фото: Jan Voelkel / University of Cologne]