У почвенных организмов есть любимые кормовые растения
Рисунок 1: Масса почвенных животных на гектар (га), измеряемая в овцах. Взрослые овцы весят около 60 кг *1+. Почвенные организмы на одном гектаре весят около 53 овец *2+. Стандарт для сельского хозяйства составляет около 16 голов овец на гектар, таким образом, в сумме вес почвенных организмов на гектар превышает вес овец на поверхности земли.
Рисунок 2: Различия в численности почвенных животных под райграсом, цикорием, клевером красным и клевером белым, которые являются кормовыми растениями. В почве под райграсом было больше всего растительноядных почвенных животных (клопов, трипсов и нематод, питающихся растениями). В почве под белым клевером было больше всего дождевых червей, нематод, питающихся грибами, и ногохвосток Poduromorpha. В почве под красным клевером было среднее количество дождевых червей, нематод, питающихся грибами и ногохвосток Poduromorpha. В почве под красным клевером обитало больше хищных клещей, чем под другими кормовыми растениями. В почвах с цикорием было среднее количество дождевых червей, но меньше других организмов, чем под клеверами (фотографии растений взяты из Cotswold Seeds).
Open PDF in new window.
Felicity V. Crotty 1*
1 School of Agriculture, Food and Environment, Royal Agricultural University, Cirencester, United Kingdom
Коровы и овцы едят растения, названные кормовыми. Кормовые растения могут включать травы, такие как цикорий и клевер. Кормовые растения различаются по своим питательным свойствам и вкусовым качествам. Эти растения также могут изменять подземную экосистему для почвенных животных. Почвенные организмы могут перемещаться в поисках пищи и жить под разными кормовыми растениями. Дождевые черви перемешивают почву с пищевыми частицами, тем самым улучшая почвенную среду. Грибы разлагают мёртвые растения, а организмы, поедающие грибы, ускоряют этот процесс, что создаёт ещё больше пищи для других растений и почвенных животных. Мы проверили, какие кормовые растения предпочитают разные почвенные животные. Много дождевых червей было найдено под белым клевером. Огромное количество крошечных червей, питающихся грибами, и ногохвосток (насекомоподобные существа) было найдено под клевером и цикорием. Почвенные животные, поедающие растения, конкурируют за еду с коровами и овцами. Многочисленные растительноядные животные были найдены под райграсом. Выращивание растений, которые увеличивают количество полезных почвенных организмов, приводит к образованию более здоровой почвы.
ТАК МНОГО ПОЧВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ!
Рацион коров и овец достаточно разнообразен, и зависит от того, какие растения растут на поле, эти растения называют кормовыми или фуражом. Наиболее распространённое кормовое растение – трава (райграс), но также есть и другие, в том числе клевер и цикорий. Эти растения различаются по своим вкусовым качествам и содержанию питательных веществ, что позволяет коровам и овцам выбирать корм и обеспечивает здоровый и разнообразный рацион. Кроме того, кормовые растения предоставляют экосистемные услуги. Например: клевер создаёт своё собственное азотное удобрение, чтобы помочь себе (и другим растениям) расти. Цикорий имеет глубокую, стержневую корневую систему, которая помогает увеличить циркуляцию воздуха в почве.
Взятые все вместе почвенные животные, обитающие под землёй, весят больше чем все овцы и коровы, живущие над ними! Эти почвенные животные едят много разной пищи, и предпочитают выбирать места для жизни в соответствии с растущими там растениями. Представьте, что вы живёте в городе: в некоторых районах людей очень много и они живут близко друг к другу, в то время как в других районах их меньше. Некоторым людям нравится быть рядом с такими ресурсами как школа, работа и магазины. Тогда как другим нравится жить в менее многолюдных местах. Тоже самое относится и к почвенным животным. Если источники ограничены или скудны, то почвенные животные могут перемещаться в поисках более многочисленных или качественных ресурсов. Почвенные животные также оказывают важные экосистемные услуги почве. Например, они расщепляют остатки отмерших растений, перерабатывают питательные вещества и улучшают структуру почвы.
Кормовые растения обеспечивают стабильную среду обитания для почвенных организмов. После того как фуражи посажены, они растут и участвуют в выпасе на протяжении многих лет, не нарушая почвы. Существует большое разнообразие почвенных животных, и они все выполняют разные роли в почве. Дождевые черви – почвенные супергерои, или «экосистемные инженеры». Они изменяют всю почвенную среду, перемешивая почву и перемещая по ней воздух и пищу. Ногохвостки и клещи помогают разлагать отмершие остатки растений, а также способствуют правильному скреплению почвенных частиц и распространению грибов. Нематоды (крошечные черви) поедают грибы и бактерии, ускоряя круговорот питательных веществ. Количество организмов, живущих в почве, может быть индикатором её здоровья. Увеличение численности почвенных организмов приводит к улучшению здоровья почв и помогает росту растений.
ЕСТЬ ЛИ У ПОЧВЕННЫХ ОРГАНИЗМОВ ЛЮБИМЫЕ КОРМОВЫЕ РАСТЕНИЯ?
Поскольку исследований, посвященных влиянию видов кормовых растений на почвенные организмы, проводилось не так много, мы решили провести эксперимент. Мы выращивали райграс, цикорий, красный и белый клевер на отдельных участках. Эти участки находились рядом друг с другом на одном поле. Для каждого вида кормовых растений было выделено по четыре участка. Растения росли на протяжении 3 лет, в течение которых они регулярно скашивались, чтобы имитировать выпас овец и коров. Через 3 года на каждом участке были посчитаны почвенные животные (дождевые черви, ногохвостки, клещи, насекомые и нематоды), чтобы определить, какие кормовые растения они предпочитают.
Для подсчета почвенных животных использовались различные методы отбора проб. Для поиска дождевых червей мы выкопали квадратный кусок почвы и перебрали его, выбрав всех дождевых червей, которых смогли найти. Затем дождевых червей разделили на группы в зависимости от размера и цвета. Чтобы собрать ногохвосток, клещей и других мелких насекомых, мы взяли небольшие образцы почвы и поместили их на воронки Тульгрена. Вы можете сделать свою собственную воронку Тульгрена дома, следуя инструкциям Barreto и Lindo [3]. Нам пришлось определять этих почвенных животных с помощью микроскопа, потому что они очень маленькие. Нематод собирали, заворачивая почву в тонкую бумагу и опуская ее в лоток с водой. Нематоды выплывали из почвы в воду, где мы собирали их и определяли под микроскопом.
БЕЛЫЙ КЛЕВЕР УВЕЛИЧИВАЕТ ЧИСЛЕННОСТЬ ПОЧВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Наши результаты представлены на рисунке 2. Наибольшее количество дождевых червей было обнаружено на участках с белым клевером и наименьшее - на участках с райграсом. Количество дождевых червей в почве на участках с цикорием и красным клевером было средним. Дождевые черви, роющие глубокие норы (норные), больше всего показали предпочтения растений по сравнению с другими видами дождевых червей. Разделение нематод на группы по типу питания показало, что у некоторых из них были любимые кормовые растения. На участках с клевером было обнаружено больше нематод, питающихся грибами, по сравнению с райграсом. Растительноядные нематоды были обнаружены в большем количестве под райграсом по сравнению с клевером или цикорием. На квадратный метр почвы были обнаружены тысячи ногохвосток и клещей.
B почве под кормовыми растениями было обнаружено разное количество двух групп ногохвосток. Группа ногохвосток под названием Poduromorpha, которая питается грибами, бактериями и отмершим растительными остатками, были многочисленны под клевером. Травоядные ногохвостки (Symphypleona) в большом количестве были обнаружены под райграсом. Под растениями красного клевера также было обнаружено большее количество хищных клещей. Было обнаружено, что численность “других” беспозвоночных в почве под кормовыми растениями отличается. В почве райграса было гораздо больше “других” беспозвоночных, чем в почве красного клевера или цикория. Под райграсом было большое количество жуков и трипсов (крошечных растительноядных насекомых) по сравнению с другими кормовыми растениями.
Мы подсчитали общее биологическое разнообразие почвенных животных для каждого вида кормового растения и обнаружили, что наименьшее разнообразие животных было отмечено в почве райграса, а наибольшее - в почвах двух клеверов. Разнообразие почвенных животных под цикорием было промежуточным.
ЗДОРОВЫЕ ПОЧВЕННЫЕ ОРГАНИЗМЫ = ЗДОРОВОЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Считается, что большие и разнообразные популяции почвенных организмов улучшают состояние почвы, что может привести к увеличению роста сельскохозяйственных культур. Важно отслеживать численность почвенных животных, чтобы определить, влияют ли на них виды кормовых растений, выращиваемых фермерами. Это позволит нам понять, могут ли изменения в типах растений, которые фермеры предпочитают выращивать, повлиять на состояние почвы. Наши результаты показывают, что численность почвенных животных меняется в зависимости от типа выращиваемых кормовых растений. Это означает, что изменения в видах растений могут влиять на биологическое разнообразие почвенных животных, обитающих под этими растениями.
Все растения были расположены рядом друг с другом на одном и том же поле, поэтому почвенные животные могли перемещаться, чтобы жить под теми кормовыми растениями, которые они предпочитали. Три года роста растений привели к изменениям в почвенных местообитаниях, поскольку четыре вида кормовых растений имели различную структуру корней и изменили доступность питательных веществ в почве. Скорость передвижения почвенных животных различна. Например, дождевые черви могут перемещаться более чем на 1 м в день, но некоторые виды клещей перемещаются всего на 1-8 м в год [4, 5]. Дождевые черви, найденные под белым клевером, успели перебраться туда за время трехлетнего эксперимента. Однако у некоторых других животных, возможно, не было достаточно времени, чтобы добраться до своей любимой кормовой культуры и поселиться под ней. Количество дождевых червей отражает количество доступной пищи. Большее количество, обнаруженное под белым клевером, говорит о том, что там больше пищи. Поскольку дождевые черви могут улучшать структуру почвы, большее количество дождевых червей может улучшить состояние почвы [6]. Растения могут использовать глубокие норы норных дождевых червей в качестве готовых каналов для прорастания своих корней. Таким образом, кормовые растения, привлекающие большое количество норных дождевых червей, могут способствовать росту других растений.
Важно поддерживать высокое разнообразие почвенных животных. Если биоразнообразие почвенных животных снижается из-за плохого обращения с почвой, это может снизить способность почвы выращивать растения, накапливать воду и снизить интенсивность круговорота питательных веществ. Наши исследования показали, что изменение типа выращиваемых кормовых растений может помочь сохранить биоразнообразие почвенных животных и, следовательно, сохранить почвы здоровыми. Здоровые почвы важны, поскольку они способствуют росту культурных растений. Это означает, что правильный выбор кормовых растений может в конечном итоге помочь фермерам выращивать достаточное количество продовольствия, чтобы прокормить растущее население земли!
СЛОВАРИК
Фураж/Кормовые растения
Растительный материал, который едят пасущиеся животные, таки как коровы и овцы.
Экосистемные услуги
Важные вещи, которые окружающая среда делает для людей и животных. В почвенных экосистемах примерами являются переработка питательных веществ, смешивание отмерших растительных остатков с почвой.
Стержневая корневая система
Крупный, широкий главный корень, сужающийся к концу и растущий прямо вниз (похож на морковь).
Круговорот питательных веществ
Перемещение и обмен различными питательными веществами между живыми и неживыми частями экосистемы. Круговорот питательных веществ способствует росту растений.
Почвенные организмы
Все организмы, живущие под землей, включая крошечные микроорганизмы, такие как бактерии, грибы, простейшие и нематоды, организмы среднего размера, такие как ногохвостки и клещи, и крупные организмы, такие как дождевые черви.
Воронка Тульгрена
Устройство, в котором почва прогревается и мелкие почвенные животные, убегая от тепла и света, попадают в ёмкость, которая находится под воронкой.
Норные
Группа крупных дождевых червей, которые создают глубокие вертикальные норы, проходящие вверх и вниз по почве, перемещая отмершие растительные остатки, чтобы позже полакомиться ими.
Poduromorpha
Группа ногохвосток, которые выглядят толстыми и имеют маленькую прыгательную вилку, преимущественно питаются грибами, бактериями и отмершими растительными остатками.
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Это исследование было проведено в рамках проекта PROSOIL (ссылка на проект A AAB 62 03 qA731606). Эта работа финансировалась в рамках Плана развития сельских районов Уэльса на 2007-2013 годы, финансируемого правительством Уэльса и Европейским сельскохозяйственным фондом развития сельских районов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Schon NL, Mackay AD, Minor MA. Soil fauna in sheep-grazed hill pastures under organic and conventional livestock management and in an adjacent ungrazed pasture. Pedobiologia 187 (2011) 54(3):161-8. doi: 10.1016/j.pedobi.2011.01.001.
- Crotty, FV. Assessing soil health by measuring fauna. (2021) In: Advances in measuring soil health. BDS Publishing, Cambridge, UK.
- Barreto, C., and Lindo, Z. 2020. Armored mites, beetle mites, or moss mites: the fantastic world of oribatida. Front. Young Minds. 8:545263. doi: 10.3389/frym.2020.545263
- Caro G, Decaens T, Lecarpentier C, Mathieu J. Are dispersal behaviours of earthworms related to their functional group? Soil Biol Biochem (2013) 58:181-7. doi: 10.1016/j.soilbio.2012.11.019.
- Lehmitz R, Russell D, Hohberg K, Christian A, Xylander WER. Active dispersal of oribatid mites into young soils. Appl Soil Ecol (2012) 55:10-9. doi: 10.1016/j.apsoil.2011.12.003.
- Blouin M, Hodson ME, Delgado EA, Baker G, Brussaard L, Butt KR, et al. A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services. Eur J Soil Sci (2013) 64(2):161- 82. doi: 10.1111/ejss.12025.
EDITED BY: Helen Phillips, Saint Mary’s University, Canada
SCIENCE MENTORS: Patricia Welch Saleeby
CITATION: Crotty FV (2022) Soil Organisms Have Favorite Forage Plants. Front. Young Minds. 10:660785. doi: 10.3389/frym.2022.660785
ORIGINAL SOURCE ARTICLE: Crotty, F. V., Fychan, R., Scullion, J., Sanderson, R., and Marley, C. L. 2015. Assessing the impact of agricultural forage crops on soil biodiversity and abundance. Soil Biol. Biochem. 91:119–26. doi: 10.1016/j.soilbio.2015.08.036
CONFLICT OF INTEREST: The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.
COPYRIGHT © 2022 Crotty: This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms .
МОЛОДЫЕ РЕЦЕНЗЕНТЫ
JACK, 13 лет
Меня зовут Джек. Я интересуюсь программированием и кибербезопасностью. Я участвую в научных и математических соревнованиях, таких как Science Olympiad и Math League. Я заядлый баскетболист. Я люблю путешествовать и уже побывал на 4 из 7 континентов.
SOPHIA, 15 лет
Меня зовут София. В старшей школе и готовлюсь к поступлению в медицинский вуз. Я участвую в Science Olympiad, Quiz Bowl и Science Fair. Я увлекаюсь правописанием. Я несколько раз выигрывала школьный конкурс по правописанию и участвовала в Национальной орфографической викторине Scripps. Чтобы расслабиться, я с удовольствием занимаюсь творческими проектами и готовлю кулинарные шедевры для своих друзей и семьи. Я также люблю путешествовать. Одно из моих любимых мест - Токио.
АВТОРЫ И ПЕРЕВОДЧИКИ
Фелисити Кротти (FELICITY CROTTY)
Доктор Фелисити Кротти - старший преподаватель почвоведения и экологии в Королевском сельскохозяйственном университете. Последние 14 лет она занимается исследованиями в области биологии почв и их здоровья, уделяя особое внимание пониманию взаимосвязи между устойчивым сельским хозяйством и здоровьем почв как в животноводстве, так и в растениеводстве. *felicity.crotty@rau.ac.uk
ПЕРЕВОДЧИК
КОРОТКЕВИЧ АНАСТАСИЯ ЮРЬЕВНА (ANASTASIA YU. KOROTKEVICH)
Я почвенный эколог, работаю в Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. Мне нравится изучать сложные взаимосвязи между маленькими почвенными животными и выяснять, какую роль они играют в природных и искусственных системах и как могут помочь человеку. Моя любимая группа почвенных беспозвоночных – ногохвостки. Они очень многочисленные и разнообразные, а ещё они, вместе с другими почвенными животными, помогают создавать почвенное плодородие. *aykorotkevich@gmail.com
(Soil Zoology and General Entomology, A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia)
FEDOR A. BURTSEV
Я ученик 8 класса. Мне очень нравится биология. Я постоянно становлюсь призёром различных естественно-научных олимпиад, например Всероссийская Олимпиада Школьников и представляю свои исследовательские проекты на конкурсах. Также мне нравится изучать иностранные языки. (State Budgetary Educational Institution School № 2033, Moscow, Russia)
ФИНАНСИРОВАНИЕ (FUNDING (TRANSLATION))
Команда Translating Soil Biodiversity благодарит за поддержку Немецкий Центр комплексных Исследований Биоразнообразия (iDiv) Галле-Йена-Лейпциг, финансируемый Немецким Исследовательским Фондом (DFG FZT 118, 202548816).
CITATION (TRANSLATION)
This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Recommended citation format: Crotty FV (2025) Soil Organisms Have Favorite Forage Plants. (Russian translation: Anastasia Yu. Korotkevich and Fedor A. Burtsev). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2022, doi: 10.3389/frym.2022.660785.
