Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает, как расположение видов деревьев в лесу может помочь оптимизировать функционирование экосистемы и продуктивность.
Исследование проводилось с использованием эмпирических полевых данных в сочетании с передовыми компьютерными моделями и симуляциями исследователями из:
* Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv),
* Лейпцигского университета,
* Университета имени Фридриха Шиллера в Йене,
* Французского национального центра научных исследований (CNRS).
Моделирование виртуальных лесов
Исследователи моделировали виртуальные леса с различными схемами расположения видов деревьев, такими как блочные и мини-блочные схемы, посадки в одну и две линии и полностью случайные распределения.
Эти симуляции включали реальные данные из эксперимента BEF-China (Biodiversity-Ecosystem Functioning), включая модели роста деревьев (на основе полевых инвентаризаций), сбор опавших листьев и измерения скорости разложения. Эти данные позволили исследователям смоделировать влияние пространственного расположения на экосистемные функции, такие как продуктивность деревьев, круговорот азота и углерода.
Результаты исследования
Исследователи обнаружили, что способ расположения видов деревьев в лесу — будь то скопление или случайное распределение — влияет на продуктивность. Эта так называемая пространственная неоднородность видов, которая относится к закономерностям распределения видов в лесу, влияет на то, как питательные вещества циркулируют в экосистеме.
Модели показывают, что случайные схемы посадки увеличивают биомассу деревьев на 11% по сравнению с кластерными схемами. Более равномерное распределение видов деревьев способствует более равномерному распределению опавших листьев, что ускоряет переработку питательных веществ и органических веществ, по мнению авторов.
Скорость разложения углерода через девять месяцев также увеличилась с большей пространственной неоднородностью, поднявшись с 36,5% разложенного углерода в блочных схемах до 47,1% в случайных схемах. Примечательно, что линейная посадка, где используются чередующиеся ряды разных видов деревьев, обеспечивает баланс между экологическими преимуществами и простотой управления лесом, достигая 40,4% разложения углерода через девять месяцев.
Ещё одним ключевым фактором является общее разнообразие и количество видов, присутствующих в данном лесном насаждении, независимо от их расположения. Более разнообразные леса с широким спектром присутствующих видов показали более высокий круговорот азота и углерода по сравнению с менее разнообразными конфигурациями. Это обеспечивает более разнообразный набор ресурсов для разлагателей и способствует разложению.
Практические выводы
С практической точки зрения исследователи отмечают баланс, необходимый между обеспечением экологических выгод и управлением лесом. Хотя случайные схемы посадки максимизируют экологические результаты, включая большее биоразнообразие, улучшенный круговорот питательных веществ и связывание углерода, линейная посадка предлагает управляемый компромисс, упрощая такие задачи, как прореживание и сбор урожая.
В перспективе исследователи планируют расширить эти компьютерные выводы, проведя долгосрочные полевые эксперименты для проверки результатов исследования в реальных условиях. Такие испытания позволят дополнительно изучить взаимодействие между разнообразием видов деревьев, их пространственным расположением и функциями экосистемы, помогая разработать новые подходы к лесовосстановлению и устойчивому лесоводству.