ВКЛАД ПОЧВЕННЫХ САПРОФАГОВ В ЭКОСИСТЕМНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗАВИСИТ ОТ ИХ ОБИЛИЯ И СУММАРНОГО МЕТАБОЛИЗМА. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОГО ПОЛЕВОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ШИРОКОМ КЛИМАТИЧЕСКОМ ГРАДИЕНТЕ

Сотников И.В., Тиунов А.В.

RJEE Vol. 11 (2). 2026 | DOI: 10.21685/2500-0578-2026-2-3
Аннотация | PDF (Rus) | Дополнительные файлы

Дата поступления 11.02.2026 | Дата опубликования 26.06.2026

УДК 631.468

И. В. Сотников¹, А. В. Тиунов²^{1, 2} Институт проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова Российской академии наук, Москва, Россия
¹ vania.sotnikov@ya.ru

Аннотация. Почвенные макросапрофаги являются ключевым компонентом экосистем, регулирующим скорость биогеохимических циклов и физически преобразующим почвенную среду. Современные представления о функциональной роли почвенной макрофауны в глобальном масштабе основаны преимущественно либо на «бинарных» экспериментах (присутствие или отсутствие животных в мешках с опадом), либо на экстраполяции лабораторных оценок трофической или роющей активности на естественные экосистемы. Прямые сопоставления обилия почвенных сапрофагов и их функциональной активности редки и носят локальный характер. Мы впервые провели комплекс полевых экспериментов, одновременно оценивая обилие и метаболизм почвенных сапрофагов и их трофическую и биотурбационную активность. Исследование было выполнено в 10 различных экосистемах, от горной тундры до тропического леса. Мы обнаружили хорошо выраженную зависимость трофической активности, оцененной с помощью bait lamina test, и вклада животных в деструкцию опада от суммарного метаболизма макросапрофагов (R² = 0,73 и R² = 0,60 соответственно). Сильная линейная зависимость между двумя методами (R² = 0,52) открывает возможность экспресс-оценки вклада сапрофагов в деструкцию опада с помощью bait lamina test. Кроме того, мы разработали новый полевой метод оценки интенсивности биотурбации почвенного профиля с помощью трассирующих частиц и показали, что скорость погружения стеклянного бисера в почву хорошо коррелирует с активностью (т.е. скорректированным на температуру обилием) дождевых червей (R² = 0,44). Однако обилие или метаболизм макросапрофагов оказывают лишь слабое влияние на характер распределения изотопного состава углерода и азота в почвенном профиле. В связи с зависимостью беспозвоночных от температуры, использование метаболизма или иной меры активности животных позволяет значительно лучше предсказывать вклад сапрофагов в экосистемные процессы, чем их обилие (биомасса или численность). Выявленные нами зависимости доказывают возможность использования сведений об обилии и составе сообщества почвенных беспозвоночных для оценки их вклада в важнейшие экосистемные процессы, связанные с деструкцией растительного опада и формированием профиля почвы.

Ключевые слова: экосистемные функции, почвенная биота, экосистемные инженеры, трофическая активность, биотурбация, изотопный профиль почвы, полевые эксперименты, функциометр

Благодарности: выражаем глубокую благодарность Д. Д. Виноградову, К. В. Савельевой, О. Л. Розановой, А. В. Колотей, А. О. Звездину, а также Ф. А. Пландину, И. Д. Цвелеву, А. А. Кудрину и И. Г. Довгоброду за помощь в проведении полевых работ. Благодарим С. М. Цурикова за проведение изотопного анализа почвы и Л. Б. Рыбалова за помощь в идентификации беспозвоночных. Выражаем благодарность сотрудникам Полярно-альпийского ботанического сада имени Н. А. Аврорина Е. А. Боровичеву и Е. И. Копеиной за возможность проведения работ на площадках горной тундры. Благодарим также Совместный Российско-Вьетнамский Тропический научно-исследовательский и технологический центр ИПЭЭ РАН за возможность проведения работы на территориях национальных парков Бидуп-Нуйба и Каттьен.

Финансирование: работа выполнена в рамках темы FFER-2024-0024 Государственного задания ИПЭЭ РАН.

Для цитирования: Сотников И. В., Тиунов А. В. Вклад почвенных сапрофагов в экосистемные процессы зависит от их обилия и суммарного метаболизма. Результаты комплексного полевого эксперимента в широком климатическом градиенте // Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2026. Vol. 11 (2). https://doi.org/10.21685/ 2500-0578-2026-2-3

CONTRIBUTION OF SOIL SAPROPHAGES TO ECOSYSTEM PROCESSES DEPENDS ON THEIR ABUNDANCE AND TOTAL METABOLISM. RESULTS OF A COMPREHENSIVE FIELD EXPERIMENT ACROSS A WIDE CLIMATIC GRADIENT

I.V. Sotnikov¹, A.V. Tiunov²^{1, 2} A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
¹ vania.sotnikov@ya.ru

Abstract. Soil macro-saprophages are a key component of ecosystems, regulating the rates of biogeochemical cycles and physically transforming the soil environment. Current understanding of the functional role of soil macrofauna at the global scale is based mainly either on “binary” experiments (presence or absence of animals in litterbags) or on extrapolation of laboratory estimates of trophic or burrowing activity to natural ecosystems. Direct comparisons between the abundance of soil saprophages and their functional activity are scarce and mostly limited to local studies. In this study, for the first time, we conducted a comprehensive set of field experiments simultaneously assessing the abundance and metabolism of invertebrates together with their trophic and bioturbation activity. The study was carried out in 10 ecosystems across a wide climatic gradient, from mountain tundra to tropical rainforest. The total metabolism of macro-saprophages strongly correlated with both trophic activity (bait lamina test, R² = 0.73) and fauna-mediated litter decomposition (R² = 0.60). The strong linear relationship between the two methods (R² = 0.52) suggests that the bait lamina test can be used for rapid assessment of the contribution of saprophages to litter decomposition. In addition, we developed a novel field method for estimating the intensity of soil profile bioturbation using tracer particles and demonstrated that the rate of glass bead incorporation into the soil was strongly correlated (R² = 0.44) with earthworm activity (i.e., temperature-corrected abundance). However, the abundance or metabolism of macro-saprophages had only a weak effect on the distribution of δ¹³С and δ¹⁵N values within the soil profile. Because invertebrate activity depends strongly on temperature, using metabolism or other measures of animal activity much better predicts the contribution of saprophages to ecosystem processes than their density or biomass. Our findings demonstrate the potential for using data on the abundance and community composition of soil invertebrates to estimate their contribution to key ecosystem processes associated with plant litter decomposition and soil profile formation.

Keywords: ecosystem functions, soil biota, ecosystem engineers, trophic activity, bioturbation, soil isotope profile, field experiments, functiometer

Acknowledgement: we express our deep gratitude to D.D. Vinogradov, K.V. Savelieva, O.L. Rozanova, A.V. Kolotei, A.O. Zvezdin, as well as to F.A. Plandin, I.D. Tsvelev, A.A. Kudrin and I.G. Dovgobrod for their assistance in conducting fieldwork. We thank S.M. Tsurikov for performing the isotope analysis of the soil and L.B. Rybalov for his help in identifying invertebrates. We also express our gratitude to the staff of the N.A. Avrorin Polar‑Alpine Botanical Garden – E.A. Borovichev and E.I. Kopeina – for the opportunity to carry out research at the mountain tundra sites. We also thank the Joint Russian‑Vietnamese Tropical Research and Technology Centre of the Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences for the opportunity to conduct research in the territories of Bidoup‑Nui Ba and Cat Tien National Parks.

Financing: the work was carried out within the framework of the topic FFER‑2024‑0024 of the State Assignment of the Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences (IEE RAS).

For citation: Sotnikov I.V., Tiunov A.V. Contribution of soil saprophages to ecosystem processes depends on their abundance and total metabolism. Results of a comprehensive field experiment across a wide climatic gradient. Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2026;11(2). (In Russ.). Available from: https://doi.org/ 10.21685/2500-0578-2026-2-3