Краткий вывод: вырубка лесов даёт немедленный выброс углерода и кратковременный импульс минерального азота (увеличение подвижных форм и потерь), но в долгосрочной перспективе уменьшает запасы C и N, нарушает удержание и равновесие этих циклов и ведёт к утрате биоразнообразия и снижению устойчивости экосистемы.
1) Основные механизмы (схемы баланса)
- Углерод: изменение баланса почвенного и биомассового C описывается просто как $\Delta C=I-R$, где $I$ — вход органического материала (листья, корни), $R$ — разложение/дыхание. Вырубка резко уменьшает $I$ и временно увеличивает $R$ (сжигание, быстрая разложение), поэтому $\Delta C$ становится отрицательной.
- Азот: баланс можно записать как $\Delta N=F+I_{atm}-L$, где $F$ — биологическое фиксирование, $I_{atm}$ — осадки/депозиты, $L$ — потери (вымывание, денитрификация, газовые выбросы). Вырубка снижает $F$ (утрата бобовых/симбионтов), увеличивает $L$ в кратком периоде.
2) Краткосрочные (недели–годы)
- Углерод:
- Быстрые выбросы CO2/чёрного углерода при сжигании и ускоренное разложение мёртвой древесины.
- Снижение поглощения (NPP) из‑за потери фотосинтетической биомассы.
- Возможный переход биома в источник углерода (NECB < 0).
- Азот:
- Импульс минеральной N-формы (аммоний, нитрат) из-за разрушения растительной удерживающей системы и ускорения минерализации.
- Увеличение потерь: вымывание нитратов в водоёмы и/или эмиссия N2O/NOx через денитрификацию и окисление — краткосрочно повышает загрязнение и парниковый эффект.
- Смена микробных сообществ (уменьшение микоризы, изменение соотношения нитрификаторов/денитрификаторов).
- Биоразнообразие:
- Непосредственная утрата местообитаний, гибель особей, фрагментация популяций.
- Быстрый захват пространства видами‑сапротрофами и инвазивами, которые пользуются повышенной доступностью питательных веществ.
3) Долгосрочные (десятилетия–века)
- Углерод:
- Стабильное снижение запасов C в биомассе и часто в почве (особенно при эрозии и деградации), снижение потенциала секвестрации.
- Долговременные выбросы из органических почв (например, торфяников) при осушении.
- Переход экосистемы к новому стационарному состоянию с меньшей биомассой (например, лес → саванна/кустарник), что снижает климатическую регуляцию.
- Азот:
- Уменьшение внутренних резервов N (менее N-фиксирующих видов, истощение почвы), снижение продуктивности растений.
- Долговременные изменения микробиома и ухудшение способности экосистемы удерживать и перерабатывать N (больше потерь при экстремальных осадках).
- Биоразнообразие:
- Рост риска локальных и глобальных вымираний, потеря узкоспециализированных видов и коэволюционных связей (микориза, опылители, N‑фиксаторы).
- Снижение генетического разнообразия, нарушение трофических цепей, потеря экосистемных услуг (опыление, контроль эрозии, очистка воды).
4) Взаимные обратные связи и последствия на ландшафте/климате
- Уменьшение лесного покрова уменьшает испарение/транспирацию, меняет режим осадков и может усиливать локальное/региональное потепление, что дополнительно ускоряет разложение почвенного C.
- Нехватка азота ограничивает способность восстанавливающихся лесов поглощать атмосферный CO2 (ограничение «CO2‑удобрением»).
- Повышенные потери нитратов способствуют эвтрофикации вод и негативно влияют на водные биоты.
5) Последствия для устойчивости экосистемы и управления
- Деградированные, истощённые по N и C экосистемы менее устойчивы к стрессам (засухи, пожары, патогены).
- Восстановление требует устранения источника вырубки, восстановления почвенных резервов C/N, реинтродукции ключевых видов (микориза, N‑фиксаторы) и защиты торфяников; без этого рискуют наступить долговременные «заблокированные» состояния низкой продуктивности и бедного биоразнообразия.
Коротко: вырубка даёт быстрый выброс углерода и кратковременный рост подвижного азота с последующими потерями; затем — истощение общих запасов C и N, изменение микробных и растительных сообществ и долгосрочная утрата биоразнообразия и экосистемных функций.