Борьба с естественными пожарами привела к неожиданным изменениям в травянистых сообществах

Обложка журнала Nature за 7 февраля 2013 года, посвященная обсуждаемой статье. Надпись гласит: «Горящий номер. Контролируемые экосистемы, теряющие видовое разнообразие, могут впасть в коллапс при неожиданном стрессовом воздействии»

Изучение травянистой растительности дубовых редколесий (иногда называемых дубовыми саваннами) в районе Ванкувера (Британская Колумбия, Канада) показало, что ведущаяся с середины XIX века борьба с естественно возникающими пожарами вызвала ряд серьезных изменений в растительном сообществе. Часть видов исчезла, хотя при этом была достигнута высокая и стабильная продукция остальных. Система стала напоминать сельскохозяйственное угодье достаточно высокой продуктивности. При этом она была устойчива к вторжению инвазийных (чужеродных) видов и климатическим изменениям. Для того чтобы лучше понять значение пожаров, исследователи на некоторых участках устраивали специальные палы луговой растительности и наблюдали за последующими изменениями. Выяснилось, что травы хорошо восстанавливались после пожара только там, где сохранялись остатки исходной растительности. Очевидно, что длительное воздействие человека приводит к тому, что многие наземные экосистемы становятся гомогенными, но при этом теряют способность противостоять резким внешним изменениям.

Как и во многих других аналогичных случаях, длительное поддержание человеком луговых сообществ в районе Ванкувера (Британская Колумбия, Канада) предотвращало естественно возникающие пожары. В результате за 150 лет подобной практики здесь сформировалось другое сообщество, характеризующееся высокой и стабильной биомассой, представленной в основном видами-вселенцами.

Начиная с 2000 года канадский исследователь Макдугалл (Mac Dougall) совместно с коллегами ввели на некоторых участках экспериментальные палы растительности: в одном случае с 5-летними интервалами, в другом — с 10-летними. Результаты получились несколько неожиданными: в отсутствие пожара за 10 лет отмечена отрицательная связь между стабильностью и разнообразием растительности. Разнообразие было невысоким, поскольку в сообществе доминировали завезенные злаки. Такие сообщества представляют собой фактически монокультуру, которая в принципе может быть нестабильной (например, из-за внутривидовой конкуренции или нападения врагов — фитофагов).

Но в данном случае эти эффекты были ослаблены постоянным контролем со стороны человека: стабильность всего сообщества обеспечивалась высотой растительного покрова: 157,3 см в случае завезенных (инвазийных) видов, и 67,6 см — местных (туземных) видов. При доминировании инвазийных видов до поверхности земли доходит очень мало света, что ограничивает рост местных видов и препятствует появлению деревьев (им всегда нужно много света на стадиях прорастания).

Экспериментальный пал растительности привел к коллапсу сообщества, а именно, к быстрому доминированию инвазийных видов, прежде всего — появлению деревьев.

Слева две фотографии дубового редколесья: наверху — участок с высоким видовым разнообразием травянистого покрова (соответствует исходному типу растительности, до вмешательства человека); внизу — участок с низким видовым разнообразием (соответствует измененной растительности, главным образом из-за отсутствия пожаров). Графики справа показывают колебания год от года биомассы травянистой растительности в случае высокого видового разнообразия (верхнее поле графика) и низкого видового разнообразия (нижнее поле графика). Хорошо видно, что биомасса колеблется в первом случае, но практически постоянна во втором). Синим цветом показана общая биомасса, красным — биомасса злаков, зеленым — масса подстилки. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature

Результаты проведенного исследования наглядно показывают, как постоянное воздействие человека может гомогенизировать (выравнивать) структуру и функционирование экологической системы, в то же самое время ослабляя компенсаторные механизмы, необходимые иногда для реакции на внезапное нарушение. Поскольку многие наземные экосистемы испытывают выравнивание в результате длительного воздействия человека, они также могут быть подвержены внезапным внешним воздействиям, но результат будет виден уже после того как случится коллапс.

Источник: A. S. MacDougall, K. S. McCann, G. Gellner, R. Turkington Diversity loss with persistent human disturbance increases vulnerability to ecosystem collapse // Nature. 2013. V. 494. P. 86–89.

Алексей Гиляров