Пауки-волки настолько многочисленны, что на несколько порядков превосходят настоящих волков в Арктике Аляски. Их огромное количество делает их одним из важных хищников тундры. Они также могут играть важную роль в смягчении некоторых последствий изменения климата.
В условиях потепления вкусы арктических пауков-волков в добыче могут измениться, согласно новому исследованию Вашингтонского университета в Сент-Луисе, инициируя новый каскад взаимодействий пищевых сетей, которые потенциально могут смягчить некоторые последствия глобального потепления.
Удивительный результат этой цепной реакции описан в новой статье Аманды Кольц, исследователя биологии в области искусств и наук, опубликованной 23 июля в Proceedings of National Academy of Sciences.
На то, как животные взаимодействуют друг с другом, повлияет изменение климата, в целом согласны ученые. Но лишь немногие исследования исследовали более широкую картину того, как эти изменения изменят не только отдельные виды, но и одновременно повлияют на все биологические и физические взаимодействия в данной среде.
«Мы часто думаем о том, как более высокие температуры могут усилить или ослабить взаимодействие между хищниками и их добычей», - сказал Кольц. «Но в данном случае мы показываем, что когда потепление изменяет эти взаимодействия, оно также может привести к изменениям в процессах на уровне экосистемы, таких как скорость разложения».
Кольц и ее команда изучают пауков-волков. Их длина составляет менее полдюйма, но в будущем потепления они могут быть и крупнее, и более плодовитыми (так что не говорите, что мы вас не предупреждали).
Пауки-волки не плетут паутины. Этот тип пауков охотится на земле и может есть почти все, что меньше по размеру, от травоядных жуков до других хищников.
Но они действительно любят есть Collembola - маленьких членистоногих, которых обычно называют ногохвостами. Именно эта паучья закуска соединяет их с подземной средой. Коллемболы питаются как гниющими растениями, так и грибками. А во влажной тундре грибок в почве в значительной степени определяет скорость разложения мертвых растений и высвобождения их питательных веществ в почву и воздух.
Таким образом, считается, что арктические пауки-волки оказывают «косвенное» влияние на разложение. Пауки питаются животными (ногоголками), поедающими грибы; если будет съедено больше поедателей грибов, то грибок будет расти беспрепятственно. Чем больше грибковая активность, тем быстрее происходит разложение.
Разложение обычно полезно для растений, так как оно высвобождает больше питательных веществ в почву. Некоторые из этих питательных веществ, такие как азот, являются востребованными удобрениями, повышающими продуктивность растений. Но разложение - палка о двух концах для окружающей среды. Поедая мертвые растения, микробы также выдыхают углекислый газ и метан - мощные парниковые газы.
От одной трети до половины мирового запаса органического углерода в почве заморожено в вечной мерзлоте Арктики, которая в настоящее время закрыта от редуцентов, но уязвима для потепления.
Чтобы проверить влияние потепления на систему паук/поедатель грибов/почва, Кольц и ее команда установили серию экспериментальных вольеров в районе арктической тундры на севере Аляски в течение двух летних сезонов. Эти мини-экосистемы были 1,5 метра в диаметре и отделяли всех обычных обитателей тундры, включая подземных животных и грибы, от их окружения в пространстве, где можно было манипулировать температурой и плотностью пауков.
В конце периода исследования ученые осмотрели все, что находится внутри вольеров. Они подсчитали ногохвостов и клещей, измерили микробную биомассу (грибки и бактерии) и подсчитали других крошечных животных, которые могли либо сами есть ногохвостки, либо служить альтернативным источником пищи для пауков-волков.
То, что они обнаружили, было удивительным. При температуре окружающей среды на участках с высокой плотностью пауков оставалось меньше ногохвостов, а разложение опавших листьев происходило быстрее. Этого и следовало ожидать, поскольку пауки-волки любят есть ногохвостов. Но на прогретых участках с высокой плотностью пауков исследователи обнаружили значительно больше жертв коллембол и меньше признаков разложения опавших листьев в почве.
Что здесь происходит? Исследователи считают, что в условиях потепления у пауков-волков развивается вкус к разной добыче. Вместо ногохвостов они могли бы есть больше промежуточных хищников, таких как более мелкие пауки.
Это хорошая новость для ногохвостов и, возможно, для климата тоже.
В будущем потепления, если пауки-волки будут есть меньше ногохвостов, так что ногохвостки смогут съесть больше микробов, тогда может быть меньше разложения - и меньше углерода будет выделяться из вечной мерзлоты.
«То, как организмы взаимодействуют друг с другом, может влиять на важные функции экосистемы, например, сколько углерода остается закрепленным растениями, как быстро происходит разложение и как питательные вещества циркулируют в этой экосистеме», - сказал Кольц. «Контроль за круговоротом питательных веществ в Арктике очень важен для нас, потому что этот регион играет непропорционально большую роль в глобальном углеродном цикле.
«Пауки не спасут нас от изменения климата, но мы обнаружили, что разложение происходит медленнее при потеплении, когда присутствует больше пауков-волков», - добавил Кольц. «Это говорит о том, что при некоторых обстоятельствах они могут смягчить последствия потепления для потерь углерода в тундре. Это хорошо».