Экологи РУДН выяснили, как возраст леса влияет на накопление углерода в почве

В последние 100 лет экосистемы Средиземноморья перестали интенсивно осваиваться человеком. Кроме того, усилился природоохранный режим в Европе. В связи с этим часть лесов начала восстанавливаться и проходить через процессы вторичной сукцессии — смены одного растительного сообщества на другое после его разрушения. Одно из важных следствий этого процесса — восстановление плодородия почв, истощенных из-за деятельности человека, в частности, рост концентрации углерода и азота в почве и биомассе. Прежде исследователи считали, что лесным экосистемам нужно минимум несколько веков для накопления углерода сперва в растениях, потом в почве, чтобы количество этого элемента достигло хотя бы среднего показателя для девственного леса. Однако точных данных об этих процессах не было, и исследований, посвященных средиземноморским старым дубовым лесам, фактически нет, хотя только в Италии они занимают 160 тысяч гектаров.

Джованни Сала и Рикардо Валентини из РУДН и их коллеги из Германии и Италии исследовали виноградники на острове Пантеллерии, в Сицилии. Некоторые из них были заброшены относительно недавно — несколько десятков лет назад, на месте других, освободившихся от влияния человека больше века назад, уже успел вырасти дубовый лес.

В один класс исследователи отнесли зоны, заброшенные менее 45 лет назад. Для него характерны типичные кустарниковые виды: мастиковое дерево (Pistacia lentiscus), филлирея широколистная (Phillyrea latifolia). Второй класс — территории, заброшенные от 45 до 70 лет. Для таких местообитаний типичны каменные дубы (Quercus ilex), дорастающие только до 5 метров, и кустарники — мастиковое дерево и филлирея. Третий класс — лес-маквис, в возрасте от 70 до 100 лет. Термином «маквис» (от французского maquis) экологи называют экосистемы, в которых доминируют заросли вечнозеленых жестколистных и колючих кустарников и низкорослые деревья.

Экологи сравнили эти маквисовые экосистемы со старым лесом в возрасте более 100 лет, полностью сформированным каменными дубами и лианами из рода Смилакс (Smilax).

Исследователи оценили химический состав подземной биомассы, почвы и подстилки на содержание азота и углерода с помощью высушивания, взвешивания и химического анализа образцов. Результаты показали, что старовозрастные леса обходят заброшенные виноградники по количеству азота и углерода во всех почвенных слоях. Если в подземной биомассе самого молодого маквиса содержалось 15 миллиграммов углерода на гектар, когда в старовозрастном дубовом лесу этот показатель уже 100 миллиграммов.

Та же ситуация наблюдалась и при анализе поверхностных слоев почвы: углеродный состав для старых лесов был 100 миллиграммов, а для бывших виноградников — 30 миллиграммов. Количество азота в заброшенных виноградниках составлял 3,5 миллиграмма, а в старых дубовых лесах — 10. Экологи сопоставили собранные данные и обнаружили, что соотношение углерода/азота во время смены экосистем не меняется, их доли остаются прежними.

Экологи РУДН показали динамику развития лесных экосистем во время смены одного растительного сообщества на другое после многолетнего уничтожения лесов человеком. Почвоведы доказали, что чем старше экосистема, тем больше в ней накапливается азота и углерода во всех слоях почвы и в подстилке.

Статья в журнале PLOS One.