Поместите дождевых червей в список.
Лозы кудзу безумно растут, перекрывая линии электропередач. Мидии-зебры из местных мидий на озере Шамплейн. Бирманские питоны опустошают дикую природу в Эверглейдс.
Это инвазивные виды: неместные животные и растения, переносимые людьми в новые места, которые захватывают, разрушая и изменяя местные экосистемы. А в лесах Новой Англии какие инвазивные виды?
Включите и дождевых червей в этот список.
Ни один из дождевых червей в лесах Новой Англии не является местным.
В Вермонте зарегистрировано шестнадцать видов дождевых червей – и все они экзотические; четырнадцать – европейцы и двое – азиаты. И многие из этих червей – захватчики, тихо распространяющиеся под землей. «Возможно, десять или одиннадцать являются инвазивными», – говорит Йозеф Горрес, профессор Университета Вермонта.
«Он специалист по дождевым червям», – с кривой улыбкой говорит Дон Росс. Но исследовательский проект, которым руководит Росс, – не шутка.
Также профессор UVM Росс, химик-почвенный специалист, хочет лучше понять влияние всех этих дождевых червей на почвы Северного леса Новой Англии. Он и Горрес знают, что черви разрушают лесные экосистемы – и они также считают, что черви играют определенную роль в глобальном изменении климата. Но что это за роль – хороший парень или злодей? — они не уверены.
Экскременты дождевого червя
Поэтому на пологом склоне холма в городском лесу Хайнсбург, штат Вирджиния., Росс, Горрес, трое других ученых и пятеро студентов роют яму в земле. Вокруг них заросли молодых деревьев – бумажная береза, сахарный клен, белый ясень – образует приятное зеленое свечение. Деревья восстанавливают поле фермы, заброшенное в 1930-х годах. Каждое дерево по мере роста всасывает углекислый газ из воздуха, превращая его часть в листья и древесину.
Другими словами, лес накапливает углерод из атмосферы, который в противном случае способствовал бы парниковому эффекту и глобальному потеплению.
Но для всего углерода, хранящегося в этих надземных деревьях, примерно равное количество углерода хранится под землей. И вот тут и появляются дождевые черви.
Аспирантка Меган Ноулз держит комок земли. «По большей части это фекалии дождевых червей, потому что это место очень сильно заражено», – говорит она. "Большая часть этой почвы была обработана дождевыми червями."Затем она дразнит комок. «Мы просеиваем подстилку, чтобы попытаться найти дождевых червей, а затем мы собираемся искать отвалы – насыпи – которые указывают на глубоко роющие виды», – говорит она.
По краю ямы виден тонкий слой листьев на верхней поверхности, а затем ровная смесь черно-коричневой почвы уходит в темноту. «Посмотрите на это пятно, – говорит Горрес, – вот этот слой листьев, а затем мы попадаем прямо в верхний минеральный слой."Да, доктор.
Ватсон, черви были здесь. В таком лесу, где нет червей, сначала был бы «слой даффа», который представляет собой губчатый, упругий слой над более глубокими минеральными почвами, «а его здесь больше не существует», – говорит Горрес. Черви буквально съели это.
Углерод на балансе
Это эффективное разложение – вот почему домашние садоводы любят дождевых червей: они расщепляют органические вещества, выделяя питательные вещества. Но в лесах Новой Англии они не такие безобидные, поскольку, разрушая органическое вещество, они перераспределяют углерод по всей почве, изменяя базовый слой лесных подстилок, а также виды деревьев и подлеска, которые зависят от этой системы. «Многих растений, которые используют слой даффа в качестве среды для прорастания или банка семян, больше не будет», – говорит Горрес.
Черви также выделяют углекислый газ во время еды, увеличивая выбросы углерода в лесу. Может показаться, что дождевые черви – все злодеи в драме о глобальном углеродном цикле. Но не так быстро, говорят ученые Вермонта.
«Когда дождевые черви впервые вторгаются, они кардинально меняют ситуацию, и происходит большая потеря углерода и изменение лесной подстилки», – говорит Дон Росс, держа в руке три разных вида. Когда эти дождевые черви перемещаются по почве, они поглощают минеральные частицы вместе с органическими частицами, сбивая их вместе внутри своего пищеварительного тракта. И «когда они какают, – говорит Ноулз, – они производят то, что мы называем совокупным."
Похоже, со временем эти почвенные агрегаты могут физически защищать органический углерод внутри них, создавая барьер для микроорганизмов, которые в противном случае могли бы его разрушить. «Итак, вопрос в том, – задает Горрес, – в долгосрочной перспективе, – создают ли дождевые черви отрицательный или положительный баланс углерода??"
Часть этого исследовательского проекта, спонсируемого Исследовательским кооперативом Северо-Восточных штатов и посвященного изучению восемнадцати лесных участков по всему Вермонту, направлена на то, чтобы ответить на этот вопрос. «Дождевые черви создают эти устойчивые агрегатные структуры», – говорит Ноулз, который проводит много земляных и лабораторных работ, чтобы разобраться в этом вопросе. "И поэтому я пытаюсь количественно различить то, что создают дождевые черви, и то, что уже есть, чтобы выяснить, увеличивают ли дождевые черви эту физическую защиту углерода."
История землепользования
Недавние исследования в Северном лесу показали, что изменения в землепользовании – например, отказ от сельскохозяйственных угодий или интенсивная заготовка деревьев – могут резко изменить количество углерода, хранящегося в почвах этой земли. Большая часть северного леса, который ранее был возделан сельскохозяйственными угодьями, в настоящее время накапливает запасы углерода. Но каким был углерод в почве до заселения европейцев??
И насколько нынешнее нашествие дождевых червей угрожает этим достижениям? Сложно сказать.
«Предполагается, что первые сельскохозяйственные иммигранты принесли с собой дождевых червей, – говорит исторический эколог Чарли Когбилл, один из ученых этого проекта, – но мы не знаем, где находится исходный уровень без червей."
В любом случае, как говорят Когбилл и Дон Росс, история землепользования оказала огромное влияние на текущее состояние леса, а также, возможно, и на то, есть ли в районе сегодня дождевые черви.
Восемнадцать участков, которые команда интенсивно изучает, имеют сильно различающееся количество подземного углерода – и предварительные данные показывают, что примерно на половине из них, похоже, есть дождевые черви. Эта изменчивость, вероятно, отражает разную историю землепользования. «Многие из лесов здесь развивались в присутствии дождевых червей, когда сельскохозяйственные угодья были заброшены», – говорит Горрес. "Это, вероятно, будет совсем не так, как лес, который восстановился из древостоя, вырубленного из древесины и не имевшего дождевых червей."
Существует множество переменных типа почвы, конкретного типа и интенсивности землепользования, микроклимата и других факторов, которые делают каждый участок уникальным. «В Вермонте и Новой Англии распространение дождевых червей очень неоднородно», – говорит Горрес. "В некоторых местах дождевые черви многочисленны. Затем сделайте шаг на три метра в другом направлении, и вы увидите сплошную лесную подстилку и никаких дождевых червей. Это почему?
На самом деле никто не смог ответить на этот вопрос."
Этот проект, возможно, также не сможет ответить на этот вопрос, но он действительно стремится в целом изучить масштабы вторжения червей в Вермонте и лучше понять, как взаимодействие между активностью дождевых червей и историей землепользования влияет на количество углерода в почва.
Углеродные кредиты
Это не просто научный интерес. «Когда мы пытаемся разработать политику в отношении увеличения поглощения углерода из воздуха, – говорит Сэнди Уилмот, ученый-лесовод из штата Вермонт и партнер по этому проекту, – было бы очень полезно знать, как управлять почвой, а также надземной частью.«Например, различные методы ведения лесного хозяйства явно влияют на надземное хранение углерода и, вероятно, также влияют на подземный углерод. Они также могут влиять на вероятность вторжения дождевых червей.
Генерируемый человеком углерод – и его улавливание – начинают превращаться в большой бизнес. Во всем мире появляются различные типы углеродных рынков, стремящиеся замедлить и регулировать изменение климата.
Кредиты на этих рынках обычно зависят от способности показать, что углерод улавливается из атмосферы и удерживается в долгосрочной перспективе. Но почти невозможно включить подземный углерод в эти рынки или другие меры по смягчению последствий, потому что его трудно измерить.
«Углерод в лесных почвах плохо изучен, поэтому он часто не учитывается или даже не удаляется из некоторых протоколов по учету углерода в лесах», – говорит Сесилия Дэнкс, социолог из UVM. "Меня пригласили в этот проект по дождевому червю, чтобы попытаться выяснить: есть ли связь с углеродным рынком??
В настоящее время рынок не получает должного внимания – по большей части – за углерод лесных почв.«Это исследование направлено на улучшение учета углерода в Северном лесу и, возможно, как надеется Дэнкс, на шанс для владельцев лесных угодий Новой Англии получить отдачу от углерода, хранящегося у них под ногами, даже от углерода, проходящего через кишечник. инвазивного дождевого червя.