Ekosustavi tla mijenjaju se s vremenom
Slika 1 : Izoliranje bekralježnjaka tla za proučavanje. Tipična Tullgrenova ili Berlese ljevkasta zamka, nazvana po izumiteljima. Tlo se stavlja na vrh lijevka, pridržava ga sloj mreže. Žarulja zagrijava i suši tlo, tjerajući organizme u tlu da se spuste. Kada ispadnu iz uzorka, padnu u posudu, obično ispunjenu tvari koja ih održava na životu. Organizmi se tada mogu proučavati.
Slika 2 : Vertikalna migracija ličinki kornjaša, ovisno o dubini tla i godišnjem dobu. Ljeti su ličinke podjednako rojne na površini i u dubljim slojevima tla, ali zimi su brojnije na površini, gdje se mogu hraniti biljnim ostatcima i ne mogu ih oštetiti vrući, suhi uvjeti prisutni ljeti.
Slika 3 : Ekosustavi rastu i mijenjaju se tijekom vremena. 1950 -tih (gore) zajednice oribatida bile su brojnije i bogatije u šumi nego na oranicama. Nakon napuštanja oranica (u sredini) jedinke nekih vrsta iz šume stigle su u povezane oranice uglavnom pasivnim rasprostranjenjem (strelice). Konačno, nestanak (isprekidana strelica) nekoliko vrsta, kojima je vjerojatno potrebno razvijenije tlo, stvorio je razliku između tri vrste šuma (dolje).
Open PDF in new window.
Enrique Doblas-Miranda1*
1 CREAF, Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Barcelona, Španjolska
Sve životinje koje žive ispod naših nogu nisu nepomične. Mogu se kretati (na puno mjesta jer je tlo 3D prostor) i mijenjati se (npr. iz kukuljice u aktivno stanje). Stoga isto tlo ispod određenog dijela polja možda neće sadržavati iste životne zajednice zimi kao ljeti, pa čak ni tijekom sunčanog dana u usporedbi s hladnom noći. Na primjer, istraživanje ličinki kornjaša koje žive u tlu pokazalo je sezonska vertikalna kretanja, jer su ličinke tražile bolje životne uvjete. Štoviše, tlo se jako mijenja tijekom svog oblikovanja, a posljedično se mijenjaju i njegovi stanovnici. U slučaju oribatida, minijaturne, ali raznolike skupine grinja u tlu, znanstvenici su promatrali promjene u zajednici tijekom desetaka do stotinu godina! Mnoga su istraživanja pokazala osnovno, ali moćno načelo: ekosustavi nisu fotografije nego se konstantno mijenjaju.
EKOSUSTAVI NISU STATIČNE FOTOGRAFIJE
Kada zamišljamo raznolikost ekosustava, često zamišljamo ekosustave kao uglavnom stabilne i nepromjenjive, poput fotografija u knjizi, sa svim biljkama i životinjama koje postoje u zamrznutom stanju ravnoteže. U našim glavama (i na mnogim slikama u knjigama), biljke su lako dostupne biljojedima za hranjenje, a biljojedi čekaju da ih mesojedi pojedu, i to sve pod predivnim dnevnim svjetlom. Ali stvarnost nije takva! Većina životinja u ekosustavu kreće se danju, a neke se pojavljuju samo noću. Biljke proizvode različite jestive dijelove ovisno o godišnjem dobu. Cijeli ekosustav može se čak promijeniti zbog katastrofa poput šumskih požara. A da ne spominjemo kako rijetko zamišljamo raznolikost koja se događa u tlu pod našim nogama.
KAKO PROMJENA DJELUJE POD NAŠIM NOGAMA
Naravno, bioraznolikost tla također se mijenja s vremenom, iako ne nužno na isti način na koji promjene događaju iznad zemlje. Za početak, kretanje je svakako teže u tlu. Gujavice, ličinke kukaca, rovci (također i krtice, ali mi ćemo se usredotočiti na male beskralježnjake),i mnoga druga sićušna stvorenja moraju kopati ustima, pandžama ili nogama. Manja stvorenja kreću se kroz tlo uglavnom koristeći sićušne prostore ispunjene zrakom tzv. pore tla.
Stanovnici tla nisu ograničeni na tipična horizontalna kretanja životinja na površini. Beskralježnjaci tla mogu se kretati gore dolje ispod iste površine, što se naziva vertikalna migracija. Vertikalne migracije mogu se dogoditi tijekom jednog dana ili kroz godišnja doba. Enhitreje, vrlo sićušni kolutićavci, jedna su od rijetkih vrsta životinja koje žive u tlu za koje je uočeno kako migriraju tijekom dana. Enhitreje se kreću dublje u tlo kako bi pobjegle iz suhih površinskih uvjeta u podne i vratile se iz dubina navečer, kada se ponovno uspostave njihovi omiljeni vlažni uvjeti. Ova migracija je temelj jedne od najčešće korištenih metoda za proučavanje mezofaune tla. Metoda se sastoji od sušenja uzorka tla u lijevku sa žaruljom na vrhu, tako da stvorenja "pobjegnu" padom u spremnik za sakupljanje na dnu (Slika 1).
Mnogi beskralježnjaci tla mogu postojati u otpornim oblicima koji im omogućuju dugotrajno preživljavanje u teškim uvjetima. Štitaste uši (rod Margarodes) - mali, zaobljeni i vrlo zanimljivi kukci, savršen su primjer. Oko sebe mogu izlučivati biserni omotač, formirajući sferičnu cistu ili stadij “odmaranja”, u kojem mogu ostati desetljećima! Ali kada su ukusni korijeni dostupni, ciste se razvijaju i postaju proždrljive odrasle jedinke. Ako su uvjeti stvarno dobri, mnoge vrste mogu se klonirati kako bi profitirale što je više moguće od povoljnih uvjeta. Nesretni vinogradar možda neće vidjeti sićušne organizme 1 godinu, ali sljedeće će mu usjevi biti zaraženi odraslim jedinkama.
Mnoge male životinje koje žive iznad tla mogu nositi vjetar, voda, pa čak i druge životinje. Tim načinom putuju i neka bića koja žive na površini, ali tzv. pasivno rasprostranjivanje faune tla u posljednje vrijeme privuklo je veliku pažnju istraživača, budući da može objasniti kretanje organizama u tlu na velikim udaljenostima.
SEZONSKE PROMJENE
Tijekom mojih prvih godina kao istraživača, o kretanju organizama u tlu nije se znalo toliko kao danas i svako je otkriće bilo vrlo uzbudljivo, uključujući i otkriće kako neke ličinke kukaca koje žive u tlu imaju sezonske vertikalne migracije [3]!
Tlo je uzorkovano na više mjesta svaki mjesec tijekom 2 godine, u grmlju pustinjskog tipa u južnoj Španjolskoj. Uzorci tla prikupljani su na različitim dubinama, od listinca do 50 cm dubine. U svakom su uzorku svi makrobeskralježnjaci prebrojani i identificirani. Nakon analize svih uzoraka, iz svake sezone i dubine tla, znanstvenici su otkrili da su ličinke jedne brojne obitelji kornjaša zvane Tenebrionidae, koje jedu organske ostatke, napravile isto kretanje svake godine. Zimi ih je bilo više na površini tla nego ljeti (Slika 2).
U istraživanom području ljeta su vrlo topla i suha. Međutim, omiljeno jelo Tenebrionidae, biljni ostatci, nalazi se u "restoranima" na izloženoj površini tla, kao što su grmlje i mravinjaci. Stoga ove ličinke kornjaša radije proždiru površinske ostatke tijekom blage zime, ali ljeti uživaju u drugim, dubljim "restoranima", kao što je trulo korijenje. Dok ličinke vertikalno migriraju, one također čine veliku uslugu cijelom ekosustavu. Poput gujavica u vlažnijim ekosustavima, ove žilave ličinke pomiču tlo u aridnom okolišu, pa se zrak, voda i organski materijali miješaju u tlu, što je vrlo korisno za zdravlje tla.
EKOSUSTAVI MOGU RASTI... PA ČAK I STARJETI!
Promjene vremenskih uvjeta i dostupnost hrane nisu jedina promjenjiva obilježja ekosustava. Zapravo, cijeli se ekosustav može promijeniti tijekom procesa poznatog kao sukcesija ekosustava. Znanstvenici su proučavali kako se raznolikost životinja u tlu mijenja tijekom sukcesije ekosustava, usredotočujući se na skupinu grinja u tlu zvanih oribatide. Oribatide su malene, brojne i raznolike, što znači da možete pronaći cijelu njihovu zajednicu u malom uzorku tla. Dostupni su i mnogi resursi koji pomažu u identificiranju raznih vrsta oribatida, tako da su savršeni organizmi za promatranje u proučavanju promjena u raznolikosti ekosustava tla. Također, mobilnost oribatida je relativno limitirana, budući da žive u dubokom tlu ograničeni su na kretanje kroz pore tla i povremeno se mogu kretati pasivnim raspršivanjem. Stoga se zajednice oribatida uglavnom razvijaju kroz proces sukcesije ekosustava.
U nedavnoj studiji, znanstvenici su proveli istraživanje u kronosekvenci šuma koje ponovno rastu nakon napuštanja oranica. Htjeli su znati imaju li slične šume različite starosti iste zajednice faune tla. Znanstvenici su pretpostavili kako oranice vjerojatno imaju samo nekoliko oribatidnih vrsta male brojnosti, ali da će se složene zajednice s velikom raznolikošću razviti u starijim šumama. Uspoređujući sadašnje fotografije iz zraka s drugima iz 1950-ih, znanstvenici su utvrdili koja su područja bila šuma 1950-ih (dugo uspostavljene šume), a koja su bila obradiva zemljišta (nedavne šume). Među recentnim šumama također su razlikovali izolirane šume (okružene uglavnom usjevima i najvjerojatnije prikazuju oribatidne zajednice slične onima koje nalazimo u usjevima) i one povezane s drugim šumama (vjerojatno s oribatidnim zajednicama sličnim onima u starim šumama).
Znanstvenici su primijetili dva važna rezultata. Prvo, dugo uspostavljene i nedavne, ali povezane šume pokazale su sličnu brojnost oribatida i sličan broj vrsta, koji je bio veći od onoga što je viđeno u izoliranim šumama. Drugo, oribatidne zajednice u izoliranim i povezanim novijim šumama dijele više vrsta nego što su imale s dugo uspostavljenim šumama (Slika 3, dolje). Vjerojatno oribatide uglavnom dolaze pasivnim rasprostranjivanjem u ranoj fazi razvoja ekosustava. To je vjerojatno razlog zašto recentne šume povezane s davno uspostavljenim šumama brzo uspostavljaju zajednice oribatida slične onima u davno uspostavljenim šumama. Ali kako se nedavni šumski ekosustav nastavlja razvijati, nedostatak dostupnosti skloništa i pristupa hrani može spriječiti neke vrste oribatida da se ondje trajno nasele.
Ekosustavi ne samo da "rastu", već mogu i "starjeti" ako ne dođe do većih poremećaja, poput požara. Znanstvenici su proučavali starenje ekosustava u kanadskim borealnim šumama [4]. Uzorkovali su oribatide u kronosekvenci na temelju vremena od posljednjeg šumskog požara, koje je procijenjeno na temelju 100 godina starih karata, godova stabala starih do 200 godina i kemijskog datiranja dubokog tla koje je bilo do 700 godina staro! Iako je brojnost oribatida drastično smanjena tijekom prvih 200 godina razvoja šume nakon posljednjeg požara, to se ne očituje na broju vrsta sve do kasnijih faza starenja šume. To znači kako progresivno smanjenje hranjivih tvari poput fosfora i dušika nije moglo održati velike populacije, a kasnije čak ni cijele populacije nekih vrsta. Znanstvenici su također proučavali uzorke tla ispod trupaca drveća i izloženog tla i otkrili da su oribatide ispod trupaca manje zastupljene od onih koji žive na izloženom tlu, iako su njihove populacije ostale stabilne. To je dovelo vodeće znanstvenike do zaključka kako su oribatide koje žive na izloženom tlu pod većim utjecajem starenjem, vjerojatno zbog smanjenja dostupnosti lišća kako stari šuma.
EKOSUSTAVI SU KAO DRAGOCJENI FILMOVI
Nadam se da sada, kada zamišljate raznolikost ekosustava u šumi, imate više od obične nepokretne slike u glavi, jer se sva ta živa bića mijenjaju i kreću, pojavljuju se i nestaju…a nadam se da zamišljate i bića koja obitavaju u tlu pod našim nogama! Ekosustavi, kao životni scenariji, nisu statični, već su vrlo dinamični tijekom vremena. Sićušna, raznolika stvorenja koja žive u tlu mijenjaju se s ekosustavima, koristeći mnoge različite i nevjerojatne strategije. Živa bića u tlu posebno su važna za ekosustav jer održavaju zdravlje tla i ključni su dio recikliranja odumrlog lišća i korijenja, procesa koji zapravo pomaže u smanjenju globalnog zatopljenja i pridonosi zdravlju cijelog našeg planeta.
POJMOVNIK
BESKRALJEŽNJACI
Životinje bez kostiju. U tlu to znači uglavnom kolutićavci i člankonošci (stonoge, jednakonošci, kukci, pauci...).
BIORAZNOLIKOST TLA
Ukupna raznolikost živih bića koja naseljavaju tlo.
PORE TLA
Izuzetno mali (<0.075 mm) prostori u čvrstoj strukturi tla, ispunjeni uglavnom zrakom i vodom [1].
VERTIKALNA MIGRACIJA
Vertikalna migracija je tipična za tlo i vodeni okoliš, gdje mobilni organizmi nisu ograničeni na kretanje po (horizontalnoj) površini. Kao i svaka druga migracija, obično se događa s ciljem pronalaska resursa ili boljih ekoloških uvjeta.
MEZOFAUNE TLA
Stanovnici tla, manji od 2 mm, kao što su skokuni, grinje i drugi sitni organizmi [2].
PASIVNO RASPROS-TRANJIVANJE
Pokretni organizmi mogu se aktivno kretati (koristeći noge ili dodatke) ili se prepustiti struji (vode, vjetra, drugih životinja) što se naziva pasivnim kretanjem ili rasprostranjivanjem.
SUKCESIJA EKOSUSTAVA
Proces kojim se ekosustavi "rađaju" i “rastu” nakon stvaranja novih površina, poput novog koraljnog otoka ili tla otkrivenog nakon topljenja ledenjaka, ili kako ekosustavi "ponovno rastu" nakon poremećaja poput šumskih požara.
KRONOSEKVENCA
Skupina ekosustava koji su proučavani u isto vrijeme, a koji su slični po podrijetlu, biljnim vrstama i geografskom području, ali imaju različitu starost. Proučavanje ekosustava u kronosekvenci je potrebno jer ne možemo čekati desetljeća za uzorkovanje.
REFERENCE
[1] Nielsen, U. (Ed.). 2019. “Soil and its fauna,” in Soil Fauna Assemblages: Global to Local Scales (Cambridge: Cambridge University Press). p. 1–41. doi: 10.1017/9781108123518.002
[2] Orgiazzi, A., Bardgett, R. D., Barrios, E., Behan-Pelletier, V., Briones, M. J. I., Chotte, J. L. et al. (Eds.). 2016. Global Soil Biodiversity Atlas. Luxembourg: Office des publications de l’Union européenne.
[3] Doblas-Miranda, E., Sánchez-Piñero, F., and González-Megías, A. 2009. Vertical distribution of soil macrofauna in an arid ecosystem: are litter and belowground compartmentalized habitats? Pedobiologia 52:361–73. doi: 10.1016/j.pedobi.2008.11.006
[4] Doblas-Miranda, E., and Work, T. T. 2015. Localized effects of coarse woody material on soil oribatid communities diminish over 700 years of stand development in black-spruce-feathermoss forests. Forests 6:914–28. doi: 10.3390/f6040914
UREDIO : Helen Phillips, Njemački centar za integrativno istraživanje bioraznolikosti (iDiv), Njemačka
CITAT : Doblas-Miranda E (2021) Soil Ecosystems Change With Time. Front. Young Minds. 9:543498. doi: 10.3389/frym.2021.543498
SUKOB INTERESA : Autor izjavljuje da je istraživanje provedeno u nedostatku bilo kakvih komercijalnih ili financijskih odnosa koji bi se mogli protumačiti kao potencijalni sukob interesa.
AUTORSKO PRAVO © 2021 Doblas-Miranda. Ovo je članak s otvorenim pristupom koji se distribuira pod uvjetima licence Creative Commons Attribution (CC BY). Korištenje, distribucija ili reprodukcija na drugim forumima je dopuštena, pod uvjetom da su izvorni autor(i) i vlasnik(i) autorskih prava navedeni i da je izvorna publikacija u ovom časopisu navedena, u skladu s prihvaćenom akademskom praksom. Nije dopuštena uporaba, distribucija ili reprodukcija koja nije u skladu s ovim uvjetima.
MLADI RECENZENTI
RUTENDO, DOB : 14
Rođen sam u Zimbabveu i imam dva brata i jednu sestru. Volim matematiku, čitam knjige i slušam glazbu. Kad odrastem, želim biti liječnik, znanstvenik, psiholog ili arheolog.
NOKUTENDA, DOB : 14
Moji hobiji su uglavnom kuhanje i crtanje (najviše anime). Odlučan sam da budem kuhar kad budem stariji. Volim kreativnu umjetnost. U slobodno vrijeme volim crtati ono što moj um izražava. Pokušavam pronaći vremena za čitanje fikcijskog fantastičnog romana.
AUTOR
ENRIQUE DOBLAS-MIRANDA
Enrique je doktorirao biologiju i istraživač je u CREAF-u. Zanima ga i međunarodna suradnja te je bio voditelj Euro-mediteranskog projekta MENFRI iz kojeg je osnovao organizaciju koja gradi partnerstva za prevladavanje složenih izazova razvoju i okolišu. Enrique je pridonio istraživanju otpornosti krajolika i upravljanja njime u uvjetima globalnih promjena, a također nastavlja svoju glavnu liniju istraživanja o varijacijama u bioraznolikosti ekosustava tijekom vremena. Koristeći nekoliko zajednica beskralježnjaka u tlu, Enrique je proučavao dinamiku šuma i usjeva u Španjolskoj, Novom Zelandu i Kanadi.. *e.doblas@creaf.uab.cat
PRIJEVOD
DAVORKA K. HACKENBERGER
Department of Biology, University of Osijek
FUNDING (TRANSLATION)
The team Translating Soil Biodiversity acknowledges support of the German Centre for integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig funded by the German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816).
