Термиты проникают в древесину быстрее, когда на улице жарко

Новые результаты проливают свет на то, насколько важную роль могут играть термиты в углеродном цикле при изменении климата.

Отредактировано 2023-25-06
голова термита высовывается из канала в древесинеАзиатский подземный термит, питающийся древесиной (Coptotermes gestroi). Эти насекомые могут играть более важную роль в круговороте углерода по мере потепления климата.

Термиты часто воспринимаются как вредители, разрушающие фундамент домов и зданий. Но в тропических лесах эти мастера резьбы по дереву на самом деле являются важными разлагателями. Термиты помогают разлагать гниющую древесину, высвобождая питательные вещества и углерод обратно в почву и атмосферу. И вот новые данные, полученные в ходе масштабной международной работы на шести континентах, показывают, что чем жарче, тем быстрее термиты расщепляют гниющую древесину.

Скорость разложения и потребления древесины термитами увеличивается более чем в 6,8 раза при повышении температуры на каждые 10°C, показало новое исследование, опубликованное в четверг в журнале Science. Для сравнения, микробное разложение древесины при таком же повышении температуры увеличивается только в два раза. "Это как если бы вы переехали, скажем, из Бостона в Майами, и если там температура повысится на 10 градусов [Цельсия], термиты отреагируют семикратным увеличением скорости разложения", - говорит Эми Занн, ведущий автор новой работы и профессор биологии в Университете Майами. "Это означает, что древесина разлагается быстрее - вы быстрее высвобождаете углерод".

Упавшие деревья, пни, ветки, листовая подстилка и другие растительные остатки являются основными источниками запертого углерода - в общей сложности около 73 миллиардов тонн. Этот "валежник" участвует в круговороте углерода, в котором накопленные атомы углерода высвобождаются и повторно используются в окружающей среде. Этот процесс способствует росту новых растений и влияет на температуру и климат планеты, выбрасывая в атмосферу углекислый газ и метан. Существует множество факторов, вызывающих гниение древесины: от лесных пожаров до солнечной радиации, от микробов до грибков. "Если бы в мире не было разлагающих веществ, мир был бы заполнен мертвыми растениями и животными", - объясняет Занн, который специализируется на разложении и углеродном цикле.

три человека стоят в травянистом поле и делают заметки у курганов термитовЭми Занне (слева) с аспиранткой Марианой Нарди (в центре) и постдокторантом Пауло Негри (справа) из Университета штата Кампинас возле термитников в тропической саванне церрадо в Национальном парке Чапада-дус-Веадьерос, Сан-Жоржи, Алту-Параису-де-Гояс, штат Гояс, Бразилия. Рафаэль Оливейра

Но насекомые, такие как термиты, также играют важную роль в гниении древесины, говорит Занне. Термиты - чувствительные к температуре существа, их численность и разнообразие увеличиваются по направлению к экватору. В отличие от вредителей, которые грызут дома в регионах с более умеренным климатом, в тропиках термиты более многочисленны и разнообразны. Некоторые виды специализируются на листовой подстилке, травах или навозе. Другая группа термитов, обитающих в Азии и Африке, выращивает "сад" из грибка белой гнили, объясняет Занне. Способность грибка минерализовать лигнин древесины - один из самых трудноразлагаемых материалов в мире - в сочетании с металлическими мандибулами термитов легко разрушает гнилую древесину.

Чтобы лучше изучить этих насекомых, пожирающих древесину, Занн вместе со 108 соавторами объединил усилия в 133 местах по всему миру, включая равное представительство умеренных и тропических регионов в северном и южном полушариях. Исследователи выбрали один вид древесины - сосну радиата, также известную как сосна Монтерей, которая может быть найдена на месте и доступна на всех участках. Каждая группа участников высушила блоки древесины, взвесила их и завернула в плотную сетку, через которую могли проскользнуть только микробы. В половине блоков были прорезаны отверстия, чтобы термиты могли поселиться в них. Исследователи следили за блоками в течение 48 месяцев, наблюдая за грибками и сложными туннелями и каньонами, созданными термитами. (Несколько экзотических животных, в том числе крошечная ядовитая змея и паук "черная вдова", также пробрались в сосновые блоки, говорит Занн).

Убрав все это, группа высушила древесину и повторно взвесила ее, чтобы сравнить, сколько разложилось за это время. Предыдущие исследования показали, что микробы быстрее разлагают древесину в более теплых условиях, что нашло отражение в новых данных, собранных с деревянных блоков. Но Занне и ее коллеги были удивлены тем, насколько термиты чувствительнее к температуре - термиты были в четыре раза более чувствительны, чем микробы.

"Это были просто астрономические цифры", - говорит Занн. "Они очень чувствительны к повышению температуры, то есть при небольшом повышении температуры они очень сильно подскочат в скорости выведения углерода из древесины".

блок древесины с множеством каналов и туннелей, созданных термитамиБрусок древесины сосны радиата из исследования, который был изрыт и частично съеден термитами в Дальнем Северном Квинсленде, Австралия. Рианнон Далримпл

Эти новые результаты согласуются с предыдущими исследованиями. Исследование 2021 года в журнале Nature показало, что скорость разложения валежника насекомых увеличивается с ростом температуры, особенно в тропиках по сравнению с более холодными регионами. Однако Занне и авторы исследования отметили, что термиты также чувствительны к осадкам, но неожиданным образом: Хотя ожидалось, что разложение термитов было наибольшим в тропической среде, команда увидела, что они оказывают заметное влияние на разложение в более сухих местах, таких как тропические саванны и субтропические пустыни.

По словам Кеннета Нолла, заслуженного профессора микробиологии из Университета Коннектикута, который не принимал участия в исследовании, это исследование подчеркивает важные тенденции углеродного цикла в условиях меняющегося климата. "Исследование показалось мне интересным, поскольку оно призвано заткнуть довольно большую дыру в наших знаниях о скорости разложения валежника", - написал Нолл в электронном письме PopSci. "Скорость высвобождения этого накопленного углерода обратно в атмосферу, несомненно, увеличится по мере потепления планеты, поэтому мы должны иметь лучшие показатели этого показателя, чтобы иметь лучшие климатические модели".

три ряда фотографий термитов. некоторые из них окрашены в розовый, голубой и зеленый цвета, чтобы показать их невероятные мандибулы и морфологиюХудожественная компиляция древесных кормящих термитов из Дальнего Северного Квинсленда, Австралия. Оригинальные фотографии Ребекки Клемент. Художественное оформление Донны Дэвис

Поскольку ожидается, что изменение климата приведет к смещению среды в сторону более тропических условий, это может создать более подходящую среду обитания для термитов и вызвать рост их популяций. Это может повысить их роль как разлагателей древесины в углеродном цикле, полагают Занн и авторы исследования. Однако Нолл отмечает, что в целом ожидается, что темпы роста глобальной температуры увеличатся лишь примерно в два раза, а это означает, что рост разложения термитов в глобальном масштабе не увеличится почти в семь раз, так что "последствия могут быть относительно небольшими". Осталось выяснить, добавляет он, как отреагируют на изменение климата сообщества термитов в умеренных и бореальных регионах, где рост температуры будет более значительным.

Он также отметил, что стоит исследовать термитов как источник метана - мощного парникового газа. Занн согласна. "Термиты похожи на маленьких коров, и они выделяют метан" через свою пищеварительную систему, - говорит она. "Мы также считаем, что они могут изменять количество метана, который поднимается вверх, а не задерживается в почве. Таким образом, они могут изменить то, как углерод покидает древесину".

В то время как ученые работают над тем, как изменение климата будет вытеснять различные организмы в будущем, Занне говорит, что не менее важно понять, как оно повлияет на круговорот углерода.

Важно учитывать "роль некоторых из этих маленьких вещей в мире, таких как микробы и термиты, которые мы часто не можем видеть", - говорит она. "Они невероятно важны для поддержания и влияния на Землю, которую мы населяем вместе с ними".