### Животные-архитекторы: как животные помогают формировать планету
Когда мы слышим словосочетание «животное-архитектор», воображение может нарисовать нам бобра, добавляющего последнюю ветку к своей плотине, или термита, снующего внутри своего насыпного холма высотой в три метра. Подвиги этих отдельных видов впечатляют, но новый способ интерпретации воздействия животных привёл к расчёту, который суммирует совместные инженерные усилия животных по всему миру, показывая, что они помогают формировать саму планету.
В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), впервые проведён глобальный синтез данных о животных-архитекторах. В ней проанализированы данные из 513 предыдущих исследований, чтобы понять, как виды влияют на процессы, формирующие поверхность Земли.
«Основываясь на нашем списке из 500 видов, мы оценили, что животные в совокупности предоставляют не менее 76 000 гигаджоулей энергии процессам формирования ландшафта во всём мире за год», — говорит Джемма Харви, физический географ из Лондонского университета королевы Марии (QMUL).
«Это эквивалентно энергии 500 000 экстремальных наводнений или 200 000 сезонов муссонов. Это говорит нам о том, что животные оказывают гораздо большее влияние на формирование ландшафтов, чем считалось ранее, и их совокупная энергия может соперничать с некоторыми геофизическими процессами».
Это исследование относится к малоизвестной области зоогеоморфологии — давайте разберёмся, что это значит.
#### Местные архитекторы
От подземных нор до песчаных гнёзд на морском дне — животные давно строят сооружения по всей Земле. Ископаемые показывают, что животные строили укрытия и другие сооружения сотни миллионов лет, как, например, крошечные водные существа, создавшие один из древнейших рифов Земли 550 миллионов лет назад.
Позвоночные и беспозвоночные строят архитектурные творения, хотя беспозвоночные, как правило, являются главными инженерами с точки зрения размера и сложности сооружений.
Термиты-соборестроители (Nasutitermes triodiae) в Северной территории строят насыпи высотой более шести метров, используя смесь грязи, частей растений, а также свою слюну и фекалии. Примечательно, что для этих сооружений не требуется план или главный архитектор — только децентрализованные рабочие, которые строят в соответствии с местными правилами.
Термиты — хорошо известный пример. По всей северной Австралии термиты-компасы (Amitermes meridionalis) строят башни средней высотой три метра. Они ориентированы с севера на юг, что поддерживает постоянную температуру внутри, когда солнце движется по небу.
Другие насекомые создают структуры, используя собственное тело. Армейские муравьи (Eciton burchellii) демонстрируют замечательную способность к самосборке во временные живые структуры. Во время массовых набегов на поиски пищи по неровному дну джунглей они объединяются, образуя мосты, чтобы позволить товарищам по работе пересекать промежутки, а также дороги и подмости, чтобы предотвратить скольжение и падение других.
Вернувшись в мир позвоночных, можно отметить, что список архитекторов обширен. Голые землекопы строят сложные системы туннелей. Самцы иглобрюхов делают геометрические песчаные круги, чтобы привлечь самок, работая иногда более недели. Бобры строят плотины, которые более эффективны в своей работе, чем человеческие конструкции. Лирохвосты строят сложные, часто причудливые конструкции, чтобы ухаживать за самками, используя смесь собранных и украденных предметов.
Многие из этих животных-архитекторов также называют инженерами экосистем, потому что их творения меняют мир не только для них самих, но и для других животных.
#### Инженеры экосистем
Термин «инженер экосистемы» существует в экологии с 1990-х годов и применяется к животным (и растениям), которые формируют ландшафты, в которых они живут.
«Бобровые плотины представляют собой заметный пример», — говорит биолог из Дартмутского колледжа Марк Лэйрд в обзорной статье в Current Biology. «Изменяя характер течения воды в реках, бобровые плотины в конечном итоге создают большие пруды, в которых изменяется численность и состав растений и животных».
Лэйрд сравнивает бобров с гидравлическими инженерами, поскольку они могут регулировать уровень воды, изменяя свои плотины.
В южной Африке бабуины-чакма (Papio ursinus) переворачивают большое количество камней, чтобы питаться находящимися под ними беспозвоночными — примерно 11 000 кг камней на гектар в год — таким образом, формируя ландшафт вокруг себя.
Другие животные-инженеры могут разрушать экосистемы, например короеды, которые размножаются, проделывая туннели под корой и могут массово уничтожать деревья.
Термиты на африканской саванне создают «острова» обогащённой почвы вокруг своих насыпей. Они используются растениями как зоны убежища.
«Эти социальные насекомые тем самым повышают устойчивость засушливых земель к засухе и способствуют их восстановлению, помогая предотвратить катастрофические сдвиги в экосистемах и смягчая негативные последствия антропогенного изменения климата», — пишет Лэйрд.
Новое исследование в PNAS объединяет подобные примеры, чтобы понять, как животные коллективно влияют на процессы на Земле.
Ведущий автор Харви отмечает, что многие виды упускаются из виду из-за того, что они меньше по размеру и менее харизматичны — «особенно те, что живут под землёй или под водой, включая насекомых», — говорит она.
«Хотя их индивидуальное воздействие может быть незначительным, они могут присутствовать в высоких плотностях и оказывать существенное совокупное воздействие».
Личинки ручейников скрепляют отложения и материалы под водой.
Исследование Харви и её команды дополняет новую область зоогеоморфологии, которая признаёт, что для полного понимания нашей планеты нам необходимо понять, как работают вместе её экологические и геофизические процессы.
«Геоморфная энергия животных гораздо более влиятельна, чем считалось ранее, и будущие потери, расселение и внедрение зоогеоморфологических видов могут вызвать существенные изменения ландшафта», — пишут авторы.
Среди первых колонизаторов были морские огурцы (голотурии), которые поедали частицы органического вещества и создавали сети небольших нор. За морскими огурцами последовали другие беспозвоночные, питавшиеся микробными сообществами, оставляя более сложные норы и более глубокие туннели.
#### Подводные архитекторы
Исследование сосредоточено на наземных и пресноводных животных, но морские существа также являются впечатляющими инженерами.
В другой статье, опубликованной в этом месяце, европейско-японская исследовательская группа показывает, как глубоководные существа являются архитекторами дна океана.
Они сделали рентгеновские снимки кернов отложений, взятых из Японского желоба в Тихом океане, на глубине 7,5 км в хадальной зоне — одной из наименее изученных экосистем на Земле.
В отложениях они нашли ископаемые доказательства роющего и питательного поведения, которые показали, как животные колонизировали богатые питательными веществами, оксигенированные отложения и изменяли их с течением времени посредством питания и рытья нор.
Такое поведение является частью процесса биотурбации, при котором живые существа влияют на круговорот питательных веществ и функционирование экосистемы.
#### Будущее архитектуры
Чтобы понять ландшафты Земли, необходимо понять совокупный эффект деятельности животных. Но это актуально не только для настоящего — животные влияли на планету сотни миллионов лет, и Харви и её команда стремятся расширить свои исследования в прошлое.
«[В этом исследовании] мы сосредоточились на видах, всё ещё существующих, но во время наших поисков мы нашли несколько интересных примеров воздействия на формирование ландшафта, связанных с вымершими животными, включая динозавров», — говорит она. «Прошлые изменения в биоразнообразии, несомненно, изменяли влияние животных на ландшафтные процессы с течением времени».
Но поле исследований также должно смотреть в будущее.
«Мы, возможно, вступаем в период, когда крупномасштабные зоогеоморфологические эффекты будут усиливаться по интенсивности и распространению», — предупреждает речной геоморфолог Стивен Райс в статье о зоогеоморфологии.
Изменение климата, вероятно, окажет множественное различное влияние на поведение, формирующее ландшафт. Например, сезонные сдвиги температур воды повлияют на поведение эктотермных (холоднокровных) животных, таких как рыбы. Другие виды будут менять свои ареалы по мере изменения климата в их нынешней среде обитания, что изменит распределение инвазивных видов. Люди также всё чаще меняют естественные ареалы животных, либо преднамеренно, либо непреднамеренно.
«Интродуцированные виды склонны быть значимыми зоогеоморфологическими агентами, потому что они сталкиваются с ландшафтами, которые не коэволюционировали, чтобы быть устойчивыми к ним», — объясняет Райс.
Введение бобров в Патагонию в 1946 году, например, глубоко повлияло на регион, переместив тысячи кубических метров осадка для строительства плотин, часто затопляя существующие экосистемы и провоцируя массовые нашествия экзотических видов растений.
По мере того как глобальные температуры продолжают повышаться — в основном из-за сжигания ископаемого топлива человеком — исследователи задаются вопросом, как это повлияет на инженеров экосистем и, в свою очередь, как это повлияет на геоморфологические процессы Земли.
«Мы можем ожидать, что увидим сочетание вымираний и сокращения популяций, интродукции видов и сдвигов ареалов в условиях изменения климата», — говорит Харви.
«Всё это будет влиять на роль животных, формирующих ландшафт, в будущих средах обитания. Важно, чтобы мы понимали природу и значимость этих эффектов, чтобы информировать о сохранении и управлении окружающей средой».