Термиты в почве

Термиты ⸺ отряд примитивных общественных растительноядных насекомых. Очень древняя группа насекомых, а ископаемые формы, близкие к термитам, известны из пермского периода палеозойской эры. В народе получили название ⸺ «белые муравьи». Это название связано с окраской рабочих термитов, которая часто светлая или даже белесая. От настоящих муравьев все термиты внешне отличаются отсутствием узкой перетяжки, отделяющей грудь от брюшка.

Как и все общественные насекомые, особи термитов чётко делятся на три основных группы: рабочих особей, особей-солдат и особей, способных к половому размножению. Основная пища термитов ⸺ целлюлоза, содержащаяся в древесине, траве и листьях деревьев. Также термиты питаются гумусом, грибными гифами и спорами.

Свою жизнь они проводят в гнездах, почве, подземных тоннелях или наземных крытых галереях, которые тянутся из гнезда к источникам пищи, и избегают показываться на открытых, освещаемых солнцем участках. Лишь немногие виды иногда покидают свои ходы и галереи и появляются на поверхности почвы. Гнезда термитов ⸺ беспорядочные скопления полостей и ходов в почве и древесине, связанной с почвой (корневища, пни, лежащие на земле стволы и ветви деревьев). Стенки полостей и ходов термиты обмазывают глиной в смеси со слюной или экскрементами. Такой образ жизни обусловил возникновение у термитов признаков, характерных для почвенных и пещерных обитателей. Рабочие термиты имеют мягкое белое тело, как правило, менее 10 мм в длину. Глаза редуцированы или отсутствуют. Совершенно слепые термиты этих видов ориентируются при передвижениях по запаху и осязательно. В противоположность им, репродуктивные особи имеют тёмное тело и развитые глаза, а также две пары длинных треугольных крыльев, которые, однако, сбрасываются после единственного в жизни репродуктивной особи полёта.

Термиты являются исключительно важным и незаменимым компонентом экосистем и биосферы в целом. Деятельность термитов способствует сохранению влаги в почве, увеличивает циркуляцию необходимых растениям элементов, а также увеличивает выживаемость проростков растений. Ходы термитов существенно увеличивают снабжение почвы кислородом и тем самым улучшают «самочувствие» корней растений, а экскременты и отбросы термитов делают почву значительно плодороднее.

В свежем выпуске журнала Science представлены  результаты интересного экологического эксперимента в дождевом тропическом лесу. В обсуждаемой работе ученые проверяли гипотезу о весомом вкладе термитов в поддержание стабильности почвы тропических лесов. Над проектом работала международная команда экологов, представляющих научные учреждения Китая, Англии, Австралии, ЮАР, Шотландии и Малайзии.

Эксперимент стартовал на острове Борнео (другое название этого острова ⸺ Калимантан) в октябре 2014 года и продолжался до июня 2017 года. На этот период пришлось последнее по времени явление Эль-Ниньо ⸺  сложное климатическое явление, связанное с колебаниями температуры поверхностных вод Тихого океана, вызвавшее, в частности, засуху на Борнео. Ученые случайным образом выбрали в лесу четыре контрольные и четыре экспериментальные площадки (квадраты размерами 50×50 м). На экспериментальных площадках уничтожались термиты. В течение двух лет (год длилась засуха, а на следующий год шло восстановление экосистемы) ученые наблюдали, как меняются характеристики почвы на этих участках.

Экспериментаторы избавляли от термитов лесные делянки. Во-первых, на экспериментальных участках просто срыли все термитные постройки, во-вторых, расставили рулоны туалетной бумаги (по 16 на каждую площадку), пропитанные особой термитной отравой, в-третьих, разложили отравленные чайные пакетики. Термиты не могли бы пройти мимо туалетной бумаги ⸺ для них это очень удобный источник целлюлозы; пакетики же предназначались для тех, кто по какой-либо причине не обратил бы внимания на бумагу. На других почвенных обитателей яд не должен был подействовать ⸺ и действительно, от токсина умирали только термиты, тогда как ни жуки, ни муравьи, ни какие-либо другие беспозвоночные никакого беспокойства от отравленной бумаги и пакетиков не ощущали. Для сравнения в почву зарывали ещё и обычные, неотравленные рулоны бумаги; каждые полгода на место съеденных рулонов закладывали новые. Эти меры снизили активность термитов примерно наполовину. Активность термитов тоже оценивалась с помощью туалетной бумаги: подсчитывали, сколько (не отравленных) рулонов термиты сгрызут за месяц.

Во время засухи число термитов удваивается, соответственно, опавшие листья и другая целлюлозная органика в лесной почве перерабатывается намного быстрее, активность термитов заметно возрастала. По предположению ученых, это вызвано удобством прокапывания ходов в более сухой почве по сравнению с влажной и низкой активностью муравьев ⸺ основного врага термитов. Так или иначе, в сухое время, стрессовое для других тропических насекомых, термиты себя чувствуют совсем неплохо. Во-вторых, ⸺ и это важно ⸺ во время засухи параметры почвы на контрольных площадках были существенно лучше по сравнению с площадками, с которых убрали термитов. Количество влаги, объем переработанного опада, циркуляция таких важных минеральных компонентов как азот, кальций, магний, железо — все эти показатели превышали соответствующие характеристики на экспериментальных делянках.

Помимо этого, ученые измерили выживаемость проростков лианы Agelaea borneensis, собранных на контрольных и экспериментальных участках во время засухи (все семена на одной стадии развития и одного размера, их специально собрали и пересадили на опытной базе). Проростки с контрольных участков оказались более живучими: доля выживших контрольных растений через год оказалась выше, чем «бестермитных» экспериментальных. Так что потенциально в присутствии термитов растительность после засухи должна восстанавливаться быстрее.

Таким образом, деятельность термитов обеспечивает дополнительную антистрессовую устойчивость тропической флоре за счет поддержания баланса главных почвенных ингредиентов. Ученые заключают, что в условиях антропогенного воздействия, когда огромные участки тропических лесов преображаются по воле человека, ⸺ а это около 50% всей их площади (~10 млн кв. км), ⸺ их устойчивость к стрессу снижается, так как уменьшается количество и разнообразие термитов. Так что если мы хотим сохранить тропические леса, то нужно беречь в том числе и термитов.

Источник: L. A. Ashton, H. M. Griffiths, C. L. Parr, T. A. Evans, R. K. Didham, F. Hasan, Y. A. Teh, H. S. Tin, C. S. Vairappan, P. Eggleton. Termites mitigate the effects of drought in tropical rainforest // Science. 2019. V. 363 (6423). P. 174–177. DOI: 10.1126/science.aau9565.