Логическая цепочка причин и следствий (с краткими объяснениями):
1) Снижение видового разнообразия (особенно функционального: детритофаги, микоризы, редуценты, ассимиляторы) → уменьшение набора выполняемых функций.
Пояснение: меньше типов организмов = меньше способов разложения, передачи и удержания веществ.
2) Снижение разлагающей способности и разнородности разложения → замедление минерализации органического вещества.
Механизм: сокращение числа детритофагов/ферментов уменьшает скорость разложения; можно записать поток разложения как $F_d=k\cdot C_{litter}$, где при потере видов эффективный коэффициент $k$ снижается.
3) Замедленная минерализация → уменьшение доступного для растений минерального запаса питательных веществ (N, P, др.).
Массовый баланс питательного элемента: $\frac{dN}{dt}=I-L+R$, где $I$ — поступления, $L$ — потери (вымывание, эрозия), $R$ — возврат через минерализацию; при снижении $R$ запас $N$ падает.
4) Снижение доступности питательных веществ → снижение продуктивности растений (NPP).
Связь: $NPP=GPP-R_{plant}$; при дефиците нутриентов падает $GPP$ и, как следствие, $NPP$.
5) Изменение состава растительного сообщества (подбор конкурентноустойчивых, стрессоустойчивых или инвазивных видов) → уменьшение функциональной устойчивости и изменение ввода/вывода веществ.
Пояснение: заменяются виды с иным корнево́м строением, микробиотой, сроками листопада — это меняет потоки C и N.
6) Ослабление симбиозов (микориза, азотфиксирующие бактерии) при потере партнеров → снижение захвата и перераспределения элементов.
Прямой эффект: уменьшение эффективности поглощения $N$ и $P$.
7) Снижение удержания питательных веществ в почве → рост потерь при стрессах (дождевые ливни → вымывание, ветровая эрозия).
Условие перехода: если возврат $R$ и удержание < потерь $L$, то $\frac{dN}{dt}<0$ ведёт к деградации.
8) Уменьшение биологической буферности и резерва реагентов → повышенная чувствительность к стрессам (засуха, пожары, вспышки вредителей).
Пояснение: меньший запас и менее разнообразные реакции ограничивают компенсацию ущерба.
9) При стрессах система хуже восстанавливается: скорость восстановления $r$ снижается, время восстановления $T\sim 1/r$ увеличивается.
Запись: при падении биоразнообразия $r\downarrow$ → $T\uparrow$.
10) Повышенная вероятность сдвига в альтернативное устойчивое состояние (режим деградации, открытую редколесье или доминирование инвазивов).
Механизм: позитивная обратная связь (меньше листопада → меньше органики → ещё меньше микроорганизмов → ещё меньше минерализации).
11) Изменение круговорота углерода: меньше секвестрации C в почве, больше выбросов при деградации → усиление климатического давления на экосистему.
Следствие: дополнительный стресс, усиливающий потерю биоты и функциональности.
12) Итог — пониженная устойчивость экосистемы: меньшая продуктивность, большая волатильность потоков веществ, повышенная вероятность необратимых изменений при новых стрессах.
Краткое суммирование в формулах: снижение биофункционального разнообразия → понижение $k$ в $F_d=k{C}_{litter}$ и понижение $r$ (восстановления) → при $\frac{dN}{dt}=I-L+R<0$ возможна деградация и переход к новому состоянию экосистемы.