C 25 по 28 июля в окрестностях с. Ратча работала группа биологов: болотовед Ольга Галанина из Ботанического Института им. Комарова РАН (Санкт-Петербург), ботаник Булат Хасанов и зоолог Алексей Тиунов из Института проблем экологии и эволюции им. Северцова РАН (Москва). Безопасность и комфорт экспедиции обеспечивал инспектор Заповедника Дмитрий Байков.
Задачей экспедиции было исследование структуры трофических ниш растений и животных в крайне упрощенных экосистемах грядово-мочажинного комплекса верхового болота. Здесь совместно произрастают 10-15 (в мочажинах) или 15-20 (на грядах) видов растений: лишайники, печеночники, мхи, травы, кустарнички и деревья. Экологическая теория предполагает, что совместно живущие виды должны как-то делить свои «трофические ниши» – т.е. осваивать разные источники биогенных элементов. Каким образом этот принцип реализуется в условиях переувлажненного и очень однородного по абиотическим условиям биотопа, где все «источники», казалось бы, должны быть общими?
Экосистемы верховых болот, кроме других особенностей, отличаются крайне низкой доступностью элементов минерального питания, в том числе азота. Недостаток азота может существенно лимитировать продуктивность растительных сообществ, а также и активность почвенных микроорганизмов – деструкторов. Откуда берется азот,необходимый для растений?
Конечно, основная часть «крутится» в пределах экосистемы: доступный азот освобождается при микробном разложении отмерших растительных тканей и снова усваивается корнями. Но часть азота непрерывно теряется – улетает в атмосферу в виде аммиака и летучих окислов при денитрификации, утекает в виде водных растворов, захоранивается в глубоких торфяных горизонтах. Потеря восполняется, главным образом, двумя путями: поступлением азота с атмосферными осадками, в виде растворов низкомолекулярных соединений (прежде всего аммония), а также биологической азотфиксацией.
Таким образом, в болотной почве можно найти несколько типов азота, доступных для растений. В силу целого ряда причин эти типы различаются по изотопному составу, т.е. соотношению стабильных изотопов 15N и 14N. «Атмосферный» азот, поступивший с осадками, имеет самое низкое содержание 15N, а азот из глубоких торфяных горизонтов – самое высокое. Исследуя изотопный состав азота в растительных тканях можно, следовательно, определить, какими именно источниками азота пользуются конкретные виды растений. Сбор материала для такого анализа и был основной целью работы. Всего было отработано шесть модельных площадок, собрано более четырехсот образцов растений (маленькие фрагменты зеленых тканей).
Не менее интересный вопрос – разделение трофических ниш обитающих в болотной почве беспозвоночных животных, членов детритных пищевых сетей. Для сбора беспозвоночных по краю мочажин были установлены простейшие ловушки – пластиковые стаканчики с фиксирующей жидкостью. Изотопный анализ собранных животных (преимущественно коллембол и насекомых) позволит установить их трофические связи с разными функциональными группами растений, разными пулами азота и углерода в почве. Особенно любопытно сравнить изотопный состав хищных насекомых и хищных растений – росянок…
Изотопный анализ собранных растений и животных будет выполнен в ИПЭЭ РАН осенью этого года. Полученные данные помогут лучше понять, как организованы болотные экосистемы.
