Влияние лесных пожаров на биоразнообразие почв: механизмы и последствия

Лесные пожары представляют собой одну из наиболее значимых угроз для биоразнообразия почв, оказывая на него комплексное прямое и косвенное воздействие в различных временных масштабах. Прямое воздействие включает гибель организмов от термического стресса, частичное или полное сгорание, а также физическую утрату среды обитания. Косвенные последствия возникают из-за послепожарных изменений в доступности питательных веществ, уровне рН почвы, содержании органического вещества почвы (SOM) и гидрологических свойствах территории. Временной диапазон этих эффектов широк: от краткосрочного вымывания питательных веществ из золы до среднесрочного формирования гидрофобных слоёв и долгосрочной деградации почвенного покрова в результате эрозии, особенно после интенсивных осадков на лишённых растительности участках, что наглядно показано на Рис. 5.7 (слева внизу).

Для глубокой оценки воздействия необходимо различать три основных типа пожаров: верховые, низовые (поверхностные) и подземные (торфяные). Наиболее разрушительными для почвенной биоты являются подземные пожары, при которых горит сама почвенная матрица, например, торф или мощная лесная подстилка, как показано на Рис. 5.7 (вверху справа). Более распространены поверхностные пожары, чья интенсивность зависит от влажности горючих материалов и метеоусловий. Они могут инициировать подземные пожары или перерасти в стремительные верховые пожары, которые, хотя и катастрофичны для надземной биоты, воздействуют на почвенные организмы преимущественно опосредованно.

Управляемые профилактические выжигания, широко применяемые в лесном и земельном хозяйстве, также оказывают существенное влияние на почвенную жизнь. Тепловая волна от пожара проникает вглубь, термически трансформируя SOM и вызывая гибель биоты в верхних горизонтах. Критично, что биологические компоненты почвы уязвимы при значительно более низких температурах, чем её физико-химические свойства. Существуют чёткие температурные пороги выживания: корни растений и мелкие млекопитающие гибнут уже при температуре ниже 50°C, грибы во влажной почве – при ~60°C, семена – при 70°C, нитрифицирующие бактерии – при 80°C, а арбускулярная микориза – при ~95°C. Влажность почвы существенно влияет на эти пороги, повышая термическую устойчивость в сухих условиях.

Почвенные организмы демонстрируют три основные стратегии выживания: бегство, укрытие в глубоких горизонтах или использование устойчивых жизненных форм (например, спор или цист). Подвижные позвоночные (амфибии, грызуны) часто спасаются в норах, однако послепожарная потеря среды обитания и пищевых ресурсов приводит к сокращению их популяций. Малоподвижные беспозвоночные (муравьи, жуки, коллемболы), особенно обитатели подстилки и верхнего слоя почвы, несут высокие прямые потери. Их восстановление зависит от повторной колонизации с уцелевших участков по краям пожара, на что влияют размер, форма и степень изоляции выгоревшей территории.

Реакция почвенных микроорганизмов на пожар исключительно разнообразна, что отражено в обобщающих данных Таблицы 5.1, где систематизировано влияние интенсивности пожара на температуру почвы, содержание SOM и гибель различных биологических компонентов. Летальные температуры для почвенных бактерий варьируются в чрезвычайно широком диапазоне – от 50°C до 210°C. Как правило, грибы более чувствительны к нагреву, хотя некоторые исследования фиксируют рост их функционального разнообразия после низкоинтенсивных пожаров. Последующая колонизация корней микоризой может как снижаться, так и возрастать в зависимости от комплекса условий. Ключевым источником восстановления микробного сообщества служат жизнеспособные популяции в глубоких почвенных «убежищах» или на прилегающих не затронутых огнём территориях.

Таким образом, воздействие лесных пожаров на почвенное биоразнообразие носит многокомпонентный и долгосрочный характер. Степень ущерба определяется типом пожара, его интенсивностью, исходными свойствами почвы и способностью организмов к выживанию или повторному заселению. Понимание этих сложных взаимосвязей необходимо для разработки эффективных постпирогенных восстановительных мероприятий и стратегий управления земельными ресурсами, направленных на сохранение жизненно важного подземного биоразнообразия.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Rebekka Artz, The Macaulay Land Use Research Institute, UK Dimos Anastasiou, Bio4met, Greece Dominique Arrouays, L’Institut National de la Recherche Agronomique, France Ana Catarina Bastos, Cranfield University, UK Anna Bendetti, Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante.

Источник: European Atlas of Soil Biodiversity.

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам биологических и экологических специальностей, почвоведам, экологам-практикам, а также всем, кто интересуется основами почвенного биоразнообразия и функционирования наземных экосистем.