Влияние мочи лося европейского на химический профиль почвы в таежной экосистеме

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Оценка участия животных в циклах биогенных элементов позволяет определить значимость видов в функционировании экосистем и мощность экологических связей внутри биома. В обширной зоне бореальных лесов, включающей разнообразные сообщества травоядных животных, подобные исследования особенно актуальны. Непосредственное воздействие диких копытных на химический состав почвы происходит преимущественно через экскременты и мочу. Цель исследования – оценить изменение в химическом составе почвы под влиянием мочи самого крупного таежного фитофага – лося (Alces alces L.) на северо-востоке европейской части России. В период стаивания снега были замаркированы зимние мочевые пятна лося на зарастающем поле с мозаично произрастающей древесно-кустарниковой растительностью. Под точками уринации лося и в контроле были взяты образцы в двух горизонтах почвы (0–5 см и 5–20 см). В почве проанализированы стандартные показатели: pH, содержание органического вещества, NH4+, NO3–, P2O5, K2O, Ca, Mg. В весенних образцах почвы, взятых под точками уринации лося, отмечено снижение кислотности, повышенная концентрация подвижного калия и некоторых азотсодержащих соединений. В частности, концентрация аммония в почве под воздействием мочи на 350% выше контрольного показателя. Особенно заметное воздействие от поступления мочи наблюдалось в самом верхнем горизонте почвы. Повышенные локальные концентрации химических веществ на мочевых точках лося создают аномальное химическое поле почвы. К осени по многим показателям почвы происходит снижение концентраций веществ в местах весенне-зимних уринаций лося до фонового уровня, то есть происходит быстрая деградация и трансформация компонентов поступившей мочи в почвенном горизонте в течение одного вегетационного сезона. Между почвенными образцами с мочевых точек лося и контролем не обнаружено значимых различий в концентрации органического вещества, кальция и магния. Рассчитано, что все популяционные группировки лосей в России ежегодно выделяют 3.85 Мт мочи на общей площади около 700 км2. Внесение лосем в экосистему продуктов своей жизнедеятельности значительно повышает гетерогенность почвенного покрова и способствует интенсификации биогеохимических циклов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Е. Скопин

Всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им. профессора Б.М. Житкова

Автор, ответственный за переписку.
Email: scopin@bk.ru
Россия, ул. Преображенская, д. 79, Киров, 610000

С. В. Липатникова

Всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им. профессора Б.М. Житкова

Email: scopin@bk.ru
Россия, ул. Преображенская, д. 79, Киров, 610000

Список литературы

  1. Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 381 с.
  2. Безносиков В.А. Баланс и превращения азота удобрений // Структурно-функциональная организация почв и почвенного покрова европейского Северо-Востока. СПб.: Наука, 2001.С. 163–178.
  3. Бобровский М.В. Лесные почвы Европейской России: биотические и антропогенные факторы формирования. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010. 359 с.
  4. Вебер А.Э., Симаков А.Ф., Чувьюрова Н.И., Чалышев А.В., Бадло Л.П., Кочан Т.И., Мочалов Н.И. Физиология питания и обмен веществ лося. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1992. 123 с.
  5. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  6. Гусев А.А. Роль копытных в деструкционных процессах в лесостепи // Эколого-фаунистические исследования Центральной лесостепи европейской части СССР. М.: ЦНИЛ Главохоты, 1984. С. 130–139.
  7. Гусев А.А. Животные на заповедных территориях. Воронеж: Центрально-Черноземное кн. изд-во, 1989. 207 с.
  8. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.: Наука, 2004. 348 с.
  9. Иванова Г.М., Вебер А.Э. Северный олень и лось в биогеоценозе тайги Европейского Севера // Зоологический журнал. 1977. Т. 56. № 9. С.1389–1396.
  10. Карпачевский Л.О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М.: МГУ, 1977. 312 с.
  11. Кнорре Е.П., Кнорре Е.К. Материалы по изучению некоторых физиологических особенностей лося // Труды Печоро-Илычского заповедника. Вып. 7. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1959. С.133–167.
  12. Козловский А.А. Охрана леса от повреждений лосями. М.: ВНИИЛМ, 1960. 64 с.
  13. Колесников В.В., Дворников М.Г., Зарубин Б.Е., Козлова А.В., Пиминов В.Н., Панарин А.О., Панкратов А.П., Синицын А.А., Скуматов Д.В., Соловьев В.А., Стрельников Д.П., Утробина В.В., Шевнина М.С., Экономов А.В. Принципы развития ресурсов основных видов охотничье-промысловых животных и возможности прогнозирования и своевременного реагирования на тенденции динамики их численности как фундаментальная основа рационального управления популяциями. Киров: ФГБНУ ВНИИОЗ им. проф. Б.М. Житкова, 2021. 120 с.
  14. Кочанов Н.Е., Иванова Г.М., Вебер А.Э., Симаков А.Ф. Обмен веществ у диких жвачных животных (северные олени и лоси). Л.: Наука, 1981. 192 с.
  15. Меняйло О.В., Матвиенко А.И., Макаров М.И., Ченг Ш.-К. Роль азота в регуляции цикла углерода в лесных экосистемах // Лесоведение. 2018. № 2. С. 143–159.
  16. Орлов А.Я. Почвенно-экологические основы лесоводства в южной тайге. М.: Наука, 1991. 102 с.
  17. Орлова М.А., Лукина Н.В., Камаев И.О., Смирнов В.Э., Кравченко Т.В. Мозаичность лесных биогеоценозов и продуктивность почв // Лесоведение. 2011. № 6. С. 39–48.
  18. Пахомов А.Е. Биогеоценотическая роль млекопитающих в почвообразовательных процессах степных лесов Украины. Книга 2. Днепропетровск: ДГУ, 1998. 216 с.
  19. Пилипко Е.Н. Содержание нитратного азота в почве при разложении экскреций Alces alces (Mammalia) в лабораторном эксперименте // В i сник Дн i пропетровського Ун i верситету. Сер i я Б i олог i я, Еколог i я. 2005. Вип. 13. Т. 2. № 3/2. С. 143–147.
  20. Попова Э.П. Азот в лесных почвах. Новосибирск: Наука, 1983. 137 с.
  21. Растворова О.Г., Андреев Д.П., Гагарина Э.И., Касаткина Г.А., Федорова Н.Н. Химический анализ почв. СПб.: СПбГУ, 1995. 262 с.
  22. Смирнов К.А. Роль лося в биоценозах южной тайги. М.: Наука, 1987. 111 с.
  23. Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Попадюк Р.В. Концепция иерархического континуума как основа для анализа сукцессионных процессов и разработки методов сохранения биоразнообразия // Сукцессионные процессы в заповедниках России и проблемы сохранения биологического разнообразия. СПб.: РБО, 1999. С. 14–26.
  24. Смирнова О.В., Гераськина А.П., Алейников А.А. Концепция комплементарности как основа модельных и натурных реконструкций потенциальной биоты в условиях современного климата // Биоразнообразие и функционирование лесных экосистем. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2021. C. 10–24.
  25. Тимофеева Е.К. Лось: экология, распространение и хозяйственное значение. Л.: ЛГУ, 1974. 168 с.
  26. Шамрикова Е.В. Кислотность почв таежной и тундровой зон Европейского Северо-Востока России. СПб.: Наука, 2013. 157 с.
  27. Язан Ю.П. Охотничьи звери печорской тайги. Киров: Волго-Вятское кн. изд-во, 1972. 382 с.
  28. Bronson K.F., Sparling G.P., Fillery I.R.P. Short-term N dynamics following application of 15 N-labeled urine to a sandy soil in summer // Soil Biology and Biochemistry. 1999. V.31. № 7. P.1049–1057.
  29. Butler L., Kielland K. Acceleration of vegetation turnover and element cycling by mammalian herbivory in riparian ecosystems // Journal of Ecology. 2008. V. 96. № 1. P. 136 – 144.
  30. Carter M.S. Contribution of nitrification and denitrification to N 2 O emissions from urine patches // Soil Biology and Biochemistry. 2007. V. 39. № 8. P. 2091–2102.
  31. Christenson L.M., Mitchell M.J., Groffman P.M., Lovett G.M. Winter climate change implications for decomposition in northeastern forests: comparisons of sugar maple litter with herbivore fecal inputs // Global Change Biology. 2010. V. 16. № 9. P. 2589–2601.
  32. Day T.A., Detling J.K. Grassland patch dynamics and herbivore grazing preference following urine deposition // Ecology. 1990. V. 71. № 1. P. 180–188.
  33. Dijkstra J., Oenema O., van Groenigen J.W., Spek J.W., van Vuuren A.M., Bannink A. Diet effects on urine composition of cattle and N 2 O emissions // Animal. 2013. V. 7. № 2. P. 292–302.
  34. Dolman H. Biogeochemical Cycles and Climate. Oxford: Oxford University Press, 2019. 251 p.
  35. Ellis N.M., Leroux Sh.J. Moose directly slow plant regeneration but have limited indirect effects on soil stoichiometry and litter decomposition rates in disturbed maritime boreal forests // Functional Ecology. 2017. V. 31. P. 790–801.
  36. Follett R.F. Transformation and transport processes of nitrogen in agricultural systems // Nitrogen in the Environment: Sources, Problems, and Management. New York: Elsevier Inc, 2008. P. 19–50.
  37. Frank D.A., Evans R.D., Tracy B.F. The role of ammonia volatilization in controlling the natural 15 N abundance of a grazed grassland // Biogeochemistry. 2004. V. 68. P. 169–178.
  38. Guernsey N.C., Lohse K.A., Bowyer R.T. Rates of decomposition and nutrient release of herbivore inputs are driven by habitat microsite characteristics // Ecological Research. 2015. V. 30. P. 951–961.
  39. Haynes R.J., Williams P.H. Nutrient cycling and soil fertility in the grazed pasture ecosystem // Advances in Agronomy. 1993. V. 49. P. 119–199.
  40. Hobbs N.Th. Modification of ecosystems by ungulates // The Journal of Wildlife Management. 1996. V. 60. № 4. P. 695–713.
  41. Kaspari M., Welti E.A.R. Electrolytes on the prairie: how urine-like additions of Na and K shape the dynamics of a grassland food web // Ecology. 2023. V. 104. № 1: e3856.
  42. Kielland K., Bryant J.P. Moose herbivory in taiga: Effects on biogeochemistry and vegetation dynamics in primary succession // Oikos. 1998. V. 82. P. 377 – 383.
  43. Kolstad A.L., Austrheim G., Solberg E.J., Venete A.M.A., Woodin S.J., Speed J.D.M. Cervid exclusion alters boreal forest properties with little cascading impacts on soils // Ecosystems. 2018. V. 21. № 5. P. 1027–1041.
  44. Kolstad A.L., Austrheim G., Graaf B.J., Solberg E.J., Strimbeck G.R., Speed J.D.M. Moose effects on soil temperatures, tree canopies, and understory vegetation: a path analysis // Ecosphere. 2019. V. 10. № 12: e02966.
  45. Leroux Sh.J., Wiersma Y.F., Vander Wal E. Herbivore impacts on carbon cycling in boreal forests // Trends in Ecology and Evolution. 2020. V. 35. № 11. P.1001–1010.
  46. Marsden K.A., Holmberg J.A., Jones D.L., Chadwick D.R. Sheep urine patch N 2 O emissions are lower from extensively-managed than intensively-managed grasslands // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2018. V. 265. P. 264–274.
  47. Marsden K.A., Lush L., Holmberg J.A., Whelan M.J., King A.J., Wilson R.P., Charteris A.F., Cardenas L.M., Jones D.L., Chadwick D.R. Sheep urination frequency, volume, N excretion and chemical composition: Implications for subsequent agricultural N losses // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2020. V. 302: 107073. 10 p.
  48. McNeill A., Unkovich M. The nitrogen cycle in terrestrial ecosystems // Nutrient Cycling in Terrestrial Ecosystems. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. P. 37–64.
  49. Molvar E.M., Bowyer R.T., Van Ballenberghe V. Moose herbivory, browse quality and nutrient cycling in an Alaskan treeline community // Oecologia. 1993. V. 94. № 4. P. 472–479.
  50. Pastor J. What Should a Clever Moose Eat? Natural History, Ecology, and the North Woods. Washington et al.: Island Press, 2016. 298 p.
  51. Pastor J., Dewey B., Naiman R.J., McInnes P.F., Cohen Y. Moose browsing and soil fertility in the boreal forests of Isle Royale National Park // Ecology. 1993. V. 74. № 2. P. 467–480.
  52. Pastor J., Dewey B., Moen R., Mladenoff D.J., White M., Cohen Y. Spatial patterns in the moose-forest-soil ecosystem on Isle Royale, Michigan, USA // Ecological Applications. 1998. V. 8. № 2. P. 411– 424.
  53. Persson I.-L., Pastor J., Danell K., Bergström R. Impact of moose population density on the production and composition of litter in boreal forests // Oikos. 2005. V. 108. № 2. P. 297–306.
  54. Scopin A.E., Rukavishnikova T.L. Trace elements content in moose (Alces alces L.) urine in winter // Biodiversity and Role of Animals in Ecosystems. Dnipropetrovsk: DNU, 2007. P. 503–504.
  55. Selbie D.R., Buckthought L.E., Shepherd M.A. The challenge of the urine patch for managing nitrogen in grazed pasture systems // Advances in Agronomy. 2015. V. 29. P. 229–292.
  56. Somda Z.C., Powell J.M., Bationo A. Soil pH and nitrogen changes following cattle and sheep urine deposition // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 1997. V. 28. № 15–16. P. 1253–1268.
  57. Thomas R.J., Logan K.A.B., Ironside A.D., Bolton G.R. Transformations and fate of sheep urine-N applied to an upland U.K. pasture at different times during the growing season // Plants and Soil. 1988. V. 107. P. 173–181.
  58. The Mosaic-Cycle Concept of Ecosystems / Ed. H. Remmert. Berlin et al.: Springer-Verlag, 1991. 168 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Содержание органического вещества и pH почвы на мочевых точках лося и на фоновой территории (контроль).

Скачать (370KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Содержание азотных соединений, фосфатов и калия в почве на мочевых точках лося и на фоновой территории (контроль).

Скачать (361KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание магния и кальция в почве на мочевых точках лося и на фоновой территории (контроль).

Скачать (397KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024