Заброшенные пашни зарастают лесом в 5 раз быстрее, чем считали экологи

Ученые из Института математических проблем биологии РАН и Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Наукоград Пущино) провели исследование заброшенных пахотных земель центра Европейской части России (зона умеренных лесов). Подробнее - в материале Planet Today.

Оказалось, что зарастание деревьями неиспользуемых участков в этой природной зоне происходит сразу же после выведения земель из селькохозяйственногосельскохозяйственного оборота, а не после зарастания этих земель травой, как предполагалось раньше. Как выяснилось, ключевую роль в стадиях и скорости зарастания играет наличие или отсутствие травяных пожаров на данной территории. Результаты опубликованы в журнале Ecological Processes.

Площадь заброшенных земель в Российской Федерации, особенно в ее европейской части, огромна. Пашни были массово заброшены в конце 1980-х - начале 1990-х годов из-за социально-экономических изменений, которые происходили в то время в стране.  Брошенные земли за первые два года зарастают порослью березы, серой ольхи, ив. Спонтанное зарастание лесной растительностью и происходит даже на полях, которые использовались в сельском хозяйстве в течение длительного периода времени (до нескольких столетий и дольше). Однако, как отмечают многие биологи, плотность подроста на бывших пахотных землях сильно варьирует в одних и тех же климатических условиях, вплоть до полного отсутствия деревьев.

Исследователи из Наукограда Пущино предположили, что наиболее важным фактором, определяющими зарастание теми или иными видами растительности на ранее распаханных полях, являются травяные пожары.

Обычно пожар считается естественной и неизбежной опасностью, играющей основополагающую роль в поддержании биоразнообразия экосистем. Ученые реконструировали по архивным спутниковым снимкам 30-летнюю историю травяных пожаров в Серпуховском районе, на юге Московской области и проанализировали характеристики территории. Кроме этого, исследователи выделили для подробного изучения несколько участков и оценили разнообразие видов растений, качество почвы и связь между почвой и растительностью для трех типов территорий: часто горевших полей,, для не горевших полей, зарастающих лесом, и для старых лесов, граничащих с ними.

Лариса Ханина, заведующая лабораторией вычислительной экологии ИМПБ РАН: «Наши результаты показали ключевую роль травяных пожаров в формировании различий в почве и растительности при восстановлении заброшенных земель. Расселение лесных видов без пожаров происходит очень быстро, если это поле рядом с лесом богатым разными видами. В литературе можно встретить оценки на уровне 100, 200, 300 лет. На заповедных землях мы увидели, что уже через 20 лет происходит восстановление лесной флоры на бывших пашнях».

Ученые просчитали пространственные характеристики и с помощью специальных методов анализа данных выделили значимые факторы, способствующие распространению пожаров. Оказалось, что увеличиваютет шанс возгорания несколько факторов:- присутствие горевших полигонов среди соседних, присутствие небольших поселений в радиусе 300 метров, а также типы земель - если территория зарастает деревьями  сдеревьями с высокой плотностью, то шансы возгорания малы, чем меньше деревьев, тем больше шанс возгорания. Есть Обнаружилась корреляция и с климатическими переменными - это высокие температуры марта и отсутствие осадков в апреле.

В рамках исследования были выделены три типа территорий: поле, где отсутствует лесная растительность, зарастающее лесом поле и лес. Каждая категория обладает своей историей пожаров и своими почвенными характеристиками. Ученые провели многомерный анализ экологических данных, выделили их специфику, состав растительности и почвы, оценили биоразнообразие.

На территории зарастающего леса почвы оказались самые бедные, поскольку на этой стадии своего развития деревья "выкачивают" все полезные вещества из почвы. Наиболее богатой оказалась почва под старым лесом – в ней было наилучшее соотношение углерода и азота, которое характеризует почвенное богатство. Почвы часто горящих участков оказались богаты фосфором и калием.

При этом, Ннаиболее богатая растительность была именно на зарастающих лесом полях, на них можно было  встретить и луговые и лесные виды, происходит наблюдалось смешение флоры. ГЧасто горящие пашни чаще зарастают бурьянистыми видами – высокими травами с мощной корневой системой, образующими кочки.  Чем чаще пожары, тем соответственно меньше было деревьев на территории.

Экологическая теория гласила, что на заброшенной земле первые пять лет проходит травяная стадия, потом кустарниковая, потом лесная. Сделанное исследование говорит о том, что заброшенные пашни центра Европейской части России сразу зарастают лесом, если нет пожаров.