Кому выгодны лесные пожары
Мы привыкли считать крупные лесные пожары стихийным бедствием, которое не щадит никого. Однако жизнь в природе никогда не заканчивается, и гибель одних орагнизмов освобождает пространство для других. Редакция N + 1 решила разобраться, какие организмы видят в пожаре новые возможности, а какие обзавелись целым арсеналом защитных приспособлений от огня.
От лесных пожаров гибнут деревья, травы, животные и птицы, насекомые и их личинки, даже микробиота. Но в результате в почву попадает большое количество макро- и микроэлементов, заключавшихся в сгоревшей биомассе.
Первыми эту возможность для эффективного размножения используют некоторые виды грибов и растений.
В 1980 году в США, в штате Вашингтон, взорвался вулкан Сент-Хеленс, извергнув 20-метровый слой лавы, покрывшей площадь в 45 тысяч гектаров. Воспользовавшись случаем, ученые отобрали на выжженных территориях попавшиеся им плодовые тела грибов вместе с грунтом, в котором рос их мицелий.
По той же методике исследователи отобрали образцы после пожаров 2003 года в национальном парке Косцюшко (Новый Южный Уэльс, Австралия) и 2006 года в национальном парке Норт-Каскейдс (штат Вашингтон, США).
Во всех точках отборах присутствовали мицелиальные маты и плодовые тела грибов рода Anthracobia.
По мнению ученых, мицелиальные маты этих аскомицетов играют важную экологическую роль: в отсутствие корней растений они удерживают в почве минеральные и органические вещества, препятствуя эрозии.
Мертвые деревья — излюбленный субстрат для многих ксилотрофных базидиальных грибов. Горелая древесина привлекает их меньше, однако есть и базидиомицеты, предпочитающие именно ее.
В начале 1990-х годов финские ученые сожгли 7,3 гектара елового леса, предварительно отметив все виды грибов на 284 мертвых стволах деревьев. На следующий год после пожара ученые вновь осмотрели все 284 дерева, изучив разнообразие произрастающих на них грибов.
Исследование показало, что пожар привел к резкому сокращению числа видов грибов на деревьях, но отдельным видам создал оптимальные для жизни условия.
Так, обычно редкие и тяготеющие к сухим и открытым пространствам (этакие грибы-сорняки) Phanerochaete raduloides и Physisporinus rivulosus процветали на поваленной горелой древесине.
Пожарище в лесу недолго выглядит как угольно-черная, необитаемая проплешина. Ее быстро заселяют пионерные растения, придерживающиеся рудеральной стратегии, или попросту сорняки.
Среди растений, встречающихся на всей европейской части России и в Южной Сибири, к таким относится иван-чай (Сhamaerion angustifolium). Он оперативно колонизирует вырубки и пожарища благодаря большому количеству легко переносимых ветром семян.
Семена иван-чая эффективно поглощают из почвы нитратные формы азота, образующиеся в числе прочих окислов в результате высокотемпературных реакций.
Буквально несколько растений, выросшие из семян, за счет вегетативных клонов способны занять почти все пространство пожарища и удерживать его на протяжении нескольких лет.
Похожей стратегии придерживаются и некоторые виды толокнянки (Arctostaphylos). Только их семена заключены в ярко-красные ягоды и разносятся птицами.
Пожары средней и низкой интенсивности зачастую уничтожают лишь надземные части растений, оставляя подземные невредимыми. Так, из корневой поросли могут возобновляться береза бородавчатый (Betula verrucosa) и осина, она же тополь дрожащий (Populus tremula).
Кроме того, эти деревья производят большое число далеко переносимых ветром семян, что позволяет им быстро заселять обнаженные огнем или другими нарушениями пространства.
В отсутствие нарушений береза и осина сменяются коренными видами деревьев, например елью или широколиственными породами.
Пожары высокой интенсивности в тайге обнажают поверхность почвы от покрова кустарничков (например, шикши) и лишайников (например, от зарослей ягеля). Благодаря этому возможность возобновляться появляется у сосны (Pinus sylvestris).
Дело в том, что при долгом отсутствии огня старшее поколение сосен вымирает, а проростки не имеют возможности выжить в плотно сомкнутом травянисто-кустарничковом ярусе. При этом в средней полосе России у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) основной конкурент — ель европейская (Picea abies). Их экологические оптимумы и ареалы значительно перекрываются.
В отсутствие пожаров ель вытесняет сосну либо на легкие песчаные почвы, либо на заболоченные участки ландшафта. Однако тонкая кора ели не способно защитить растение от огня, в то время как толстокорая сосна может переносить его воздействие.
Если некоторые растения и грибы получают пользу от пожара напрямую — за счет освободившегося пространства, большего притока света, насыщения почвы небывалым количеством питательных веществ, то животные в лучшем случае способны извлечь из стихийного бедствия опосредованные выгоды.
Пионерные растения пожарищ могут увеличить их кормовую базу, открытые пространства или, наоборот, поваленные бревна — служить укрытием, а непосредственно огонь — уничтожать или отпугивать врагов и конкурентов.
Возобновление многих растений семейства протейные, в частности австралийских банксий, зависит от пожаров. Опыляются банксии местными животными: насекомыми, птицами и даже небольшими сумчатыми млекопитающими. Так, нектар банксий составляет существенную часть рациона карликовых поссумов (Cercartetus nanus).
При длительном отсутствии огня протейные не возобновляются и замещаются другими растениями. Таким образом, карликовые поссумы оказываются опосредованно зависимыми от пожаров.
Эти африканские мартышки, также известные как верветки (Chlorocebus pygerythrus), благодаря пожарищам получают возможность безопасно питаться.
Обычно они живут близ высоких деревьев, предоставляющих им защиту от хищников, однако после пожаров карликовые зеленые мартышки отправляются на выжженные территории, чтобы полакомиться акациевыми муравьями.
Дальность зрения у мартышек на открытых пожарищах в 10 раз выше, чем в их обычной среде обитания, и передвигаются они на открытых пространствах быстрее. Эти факторы снижают вероятность неожиданной встречи с хищником, и мартышки спокойно занимаются поиском еды.
В России после лесных пожаров активно развиваются травянистые растения, составляющие основу рациона грызунов, зайцеобразных и копытных. После массовых лесных пожаров 2010 года в наиболее пострадавших от огня районах Московской области были отмечены всплески численности лося (Alces alces). Правительство региона отмечает, что за пять лет популяция лося увеличилась на 1000 особей: с 9 310 в 2013 году до 10 300 в 2018-м.
Такие же закономерность наблюдается и в Сибири после обширных лесных пожаров.
Некоторым насекомым удается увеличить численность популяции за счет уничтожения при пожаре угрожавших им хищников. Такое явление было показано в Испании на примере двух видов жуков-бронзовок, Protaetia morio и P. oblonga.
Их яйца и личинки благополучно пережидали огонь, укрытые в почве, в то время как питающиеся их личинками мыши, белозубки, многозубки и полевки покидали выжженные области.
В регионах с жарким и засушливым климатом пожары — явление регулярное, но Австралия и в этом отношении — случай исключительный.
Воздействие огня на флору и фауну Австралии стало естественным фактором еще до появления на континенте первых людей. Неудивительно, что организмы вынуждены были эволюционировать в пользу наиболее приспособленных к этим экстремальным условиям.
Многие местные деревья и кустарники, например эвкалипты (род Eucalyptus) и куксонии (род Cooksonia), снабжены специальным одревесневшим клубнем. Он называется лигнотубер.
Лигнотубер большей частью погружен в почву, где при пожаре температура повышается не так значительно, как над ее поверхностью. К тому же его выступающая полусферическая часть имеет минимальное отношение поверхности к объему, что также препятствует нагреву содержимого.
Наконец, клубень покрыт толстым слоем коры, также защищающей растение от нагрева. Если выступающие над поверхностью побеги полностью сгорят в огне, то растение быстро восстановится из оставшихся в лигнотубере почек.
Плоды большинства видов эндемичного для Австралии и Океании рода Banxia без воздействия огня не раскрываются и, соответственно, не освобождают заключенные в них семена. В ожидании огня они могут висеть десятки лет.
Другие банксии приспособились переживать пожар в лигнотуберах, подобно эвкалиптам и куксониям. Плоды одного из самых широко распространенных видов этого рода — Banksia latifolia — могут раскрываться и без воздействия пламени. Ученые думали, что пожары не оказывают на жизнь этого растения никакого положительного влияния.
Но в 1980-х годах удалось выяснить, что без регулярных выжиганий почвенные условия становятся менее пригодными для жизни этого вида, и растения испытывают стресс из-за дисбаланса элементов минерального питания.