Краткая причинно-следственная гипотеза с пояснениями.
Основная идея: введение нового хищника ($P$) уменьшило численность ряда видов добычи ($N_i$), что запустило трофические и поведенческие каскады → прямые и косвенные изменения в животном сообществе привели к снижению биотурбации, изменению распреде­ления семян и трат питательных веществ → это вызвало изменения структуры почвы и состава растительности.
Детали и механизмы (по шагам):
1) Непосредственный эффект на добычу.
- Новый хищник увеличил смертность и/или изменил поведение целевых видов: $\Delta N_i<0$.
- Вырваны ключевые виды (напр., норные млекопитающие, наземные птицы, крупные травоядные).
2) Потеря функций, выполняемых этими видами.
- Снижение биотурбации и смешивания почвы (меньше нор, копаний) → уменьшение аэрации и вертикальной миграции органики.
- Снижение распространения семян и изменённый цикл потребления семян/рассеивания → изменение регенерации растений.
- Изменение уровня компостирования (меньше растительных остатков перерабатывается животными) и перераспределения нутриентов.
3) Приводящие к изменениям почвы физико-химические последствия.
- Падение биотурбации $\Rightarrow$ уменьшение пористости $\varphi$ и увеличение объемной плотности ${\rho }_b$: $\Delta \varphi <0,\Delta {\rho }_b>0$.
- Меньшая инфильтрация воды и больший поверхностный сток → эрозия и потеря верхнего слоя почвы.
- Замедление разложения органики и изменение запасов органического вещества $OM$: $\Delta OM$ может быть как отрицательным (эрозия, потеря ввода) так и положительным (накопление неразложившейся листвы), в зависимости от условий.
- Изменение доступности питательных элементов $N_{avail},P_{avail}$ через снижение биотрансферов и изменение микробных сообществ.
4) Последующее изменение растительности и структуры экосистемы.
- Снижение или исчезновение видов-распространителей семян меняет состав регенерирующих видов → доминирование видов с другим жизненным циклом или трофическими свойствами (напр., непалatable, инвазивные).
- Изменение плотности и структуры травяного покрова и кустарника меняет микроклимат, влияние на пожароопасность и дальнейшую сукцессию.
- Положительные обратные связи: изменённая растительность дальше поддерживает новые почвенные условия, препятствующие восстановлению исходного сообщества.
Простая формализация (схема):
- $P\uparrow \Rightarrow N_i\downarrow$ - $N_{bioturb}\downarrow \Rightarrow \varphi \downarrow ,{\rho }_b\uparrow ,Infiltration\downarrow$ - $\varphi \downarrow ,N_{avail}\text{изменяется}\Rightarrow$ смена растительных сообществ $\Rightarrow$ долгосрочные изменения ландшафта.
Тестируемые предсказания (что измерить):
- Снижение численности конкретных видов $N_i$ и изменение их пространственной активности.
- Падение показателей биотурбации (число нор/копаний на единицу площади).
- Изменения почвенных параметров: пористость $\varphi$, объемная плотность ${\rho }_b$, содержание органического вещества $OM$, скорость инфильтрации, запасы доступного азота/фосфора $N_{avail},P_{avail}$.
- Сдвиг в составе растительности: снижение воспроизводства видов-распространителей, увеличение доли непригодных/инвазивных видов.
- Изменение микробного сообщества и скорости разложения (эксперименты с подстилкой).
Вывод: причина — прямое сокращение/поведенческое изменение добычи новым хищником, что через утрату ключевых экосистемных функций (биотурбация, распространение семян, перераспределение нутриентов) вызвало физико-химические изменения почвы и последующую смену растительности.