Кратко: смена популяционной структуры трав после вырубки изменяет количество и качество органического вещества и корневых выделений, что ускоряет круговорот азота и углерода в короткой перспективе и ведёт к потерям питательных веществ и углерода в почве в долгой — с сопутствующим упрощением биоразнообразия и сдвигом сукцессии в сторону общих, нитрофильных и инвазивных видов.
Подробнее — механизмы и последствия
1) Влияние на циклы азота
- Литтер и качество органики: если доминируют быстрорастущие травы с низким C:N, то разложение ускоряется → повышение скорости минерализации N (аммонификация), рост доступного нитратного и аммонийного азота.
- Микробная структура: сдвиг от гриб-дооминантных к бактериальным сообществам усиливает быстрый цикл N (высокая нитрификация → увеличивается риск вымывания нитратов и денитрификации).
- Газы и потери: повышенная денитрификация и аэробная минерализация → всплески ${\mathrm{N}}_2\mathrm{O}$ и ${\mathrm{N}}_2$ и вымывание $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$ в водоносные горизонты.
- Функциональные составы: появление бобовых (фиксирующих N) ещё больше повышает доступный N; наоборот, утрата N-фиксов снижает пополнение N в долгой перспективе.
2) Влияние на циклы углерода
- Ввод и потеря C: вырубка уменьшает поступление древесного детрита; травы дают более быстроразлагаемый литтер → рост скорости минерализации СО2 из почвы (почвенное дыхание) и уменьшение накопления почвенного органического углерода (СОУ).
- Корневая биомасса и глубина: травы имеют менее глубокие корни → снижение поставки C в глубокие горизонты почвы и более высокая эрозионная потеря органики.
- Микробные процессы: сдвиг к бактериальному разложению → более быстрый цикл C и меньшая устойчивость СОУ.
- Итог: короткий всплеск CO2-выделений, затем снижение способности экосистемы аккумулировать C; потенциальный переход к состоянию с меньшим запасом C на долгие сроки.
3) Краткосрочные vs долгосрочные сроки
- Краткосрочно (первые годы, $\sim 1-5$ лет): всплеск минерализации N и СО2, повышенные потери нитратов и N2O, активизация инвазивов и нитрофилов.
- Среднесрочно ($\sim 10-30$ лет): сокращение почвенного запаса C, истощение лёгкодоступных N, изменённая микрофлора и миcкориза; сукцессия может идти к зарослям трав/кустарников.
- Долгосрочно ($>50$ лет): возможная потеря лесного сообщества и локальное вымирание лесных специалистов, снижение альфа- и бета-разнообразия, устойчивое изменение функции экосистемы.
4) Последствия для биоразнообразия
- Утрата специальных видов: лесные эфемероиды, тёмно-ориентированные растения и грибные симбионты исчезают при утрате покрова и микроклимата.
- Доминирование общих и инвазивных видов: повышенный N и открытые условия благоприятствуют рудералам и инвазам → гомогенизация флоры.
- Трофические эффекты: снижение разнообразия подстилки и структурных элементов → падение разнообразия беспозвоночных, птиц и микрофлоры.
- Сукцессия и альтернативные состояния: возможен переход в стабильно открытые сообщества (луга/кустарник) вместо восстановления первичного леса — эффект «исторической ловушки».
5) Практические последствия и меры смягчения (кратко)
- Снижение эрозии и сохранение лиственных остатков/валежника для поддержания C-пулов.
- Контроль инвазивов и восстановление смешанных посевов/саженцев, включая видов с разными функциональными группами (деревья, кустарники, корневые глубоко укоренённые).
- Поддержание или восстановление микоризных сообществ.
- Мониторинг N-выноса и, при необходимости, создание барьеров для предотвращения эвтрофикации водоёмов.
Вывод: изменение структуры трав ведёт к более быстрому и менее устойчивому циклу N и C, усилению потерь N и СОУ и к снижению и упрощению биоразнообразия; без вмешательства вероятность перехода к альтернативному (нелесному) устойчивому состоянию и длительной потере лесных видов высока.