Ученые выяснили, что сосновый лес в Татарстане погибает из-за серых цапель

Причины, по которым гибнут деревья вблизи деревни Паново Лаишевского района Республики Татарстан установила группа ученых из подведомственных Минобрнауки России Казанского федерального университета (КФУ) и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ». Комплексные исследования показали, что продукты жизнедеятельности серых цапель негативно влияют на сосны на берегу реки Меши.

«Мы изучаем колониальные поселения серой цапли. Этих птиц немало в Татарстане, так как здесь много водоемов, вблизи которых они любят селиться. Мы исследовали прогал, возникший на участке леса недалеко от реки Меши вблизи деревни Паново, на котором было обнаружено порядка 300 гнезд серой цапли. Прогал довольно большой, более ста метров в диаметре, и виден даже на спутниковых снимках», — рассказывает доцент кафедры общей экологии Института экологии и природопользования Денис Тишин.

С помощью дендрохронологического анализа экологи выяснили, что колония серых цапель появилась в этом сосновом лесу, посаженном в 1983 году для укрепления берегов Меши, примерно в 2006–2007 годах.

«На спутниковом снимке 2009 года уже видно, что лес в этом месте испытывает какое-то негативное воздействие. С того времени как серые цапли заселили лес, в нем погибла почти тысяча деревьев. Сейчас процесс гибели деревьев продолжается. Возможно, лет через 20 от этого леса ничего не останется. Сосны, на которых серые цапли вьют гнезда, испытывают не только механическое воздействие, но и химическое, так как они полностью покрыты пометом. Продукты жизнедеятельности цапель содержатся в большом количестве и в почве около деревьев», — сообщил ученый.

После того как сосна, на которой птицы свили гнезда, погибает, цапли переселяются на здоровое дерево.

«Деревья в этом лесу относительно молодые, возможно поэтому они оказались неустойчивы к воздействию птиц. Более старые деревья, скорее всего, выдержали бы такое химическое воздействие. Наше исследование показало, что хвойный лес погибает из-за продуктов жизнедеятельности серых цапель и, самое главное, мы выяснили, как именно птицы трансформируют данную экосистему», — предположил Денис Тишин.

В частности, было установлено, что под действием помета и перьев птиц изменяются микробный и химический составы почвы. Так, например, почва на прогале содержит более высокие концентрации фосфора и азота. Концентрация фосфора примерно в десять раз выше, чем на контрольной лесной зоне, расположенной в 500 метрах от прогала. Кроме того, уровень рН почвы прогала более низкий.

«На прогале из-за большой концентрации химических биогенных элементов в почве растительность совершенно другая, не такая, как на контрольном участке леса. Из-за высокого содержания в почве азота здесь интенсивно растет крапива, достигая двух метров в высоту», — сказал исследователь.

Также в почве на прогале учеными было отмечено пониженное содержание таких элементов, как марганец и кобальт. Недостаток этих микроэлементов может негативно сказываться на растениях и особенно на бактериях, обитающих в почве.

Исследованием микробного состава почвы, которая подверглась воздействию продуктов жизнедеятельности серых цапель, занимался заведующий кафедрой генетики ИФМиБ Айрат Каюмов и его коллеги.

«Микробиота почвы — важнейший параметр экосистемы, который значительно влияет на флору и фауну биотопа и чувствителен к внешним воздействиям, поэтому он является маркером устойчивости биологической системы. Нами было выяснено, что содержание некоторых важнейших групп бактерий значительно различается на участке почвы под деревьями, где жили птицы, и на контрольном участке. Это свидетельствует о том, что свойства почвы на этих участках разные. Неудивительно, что и растения там произрастают тоже разные. Более того, под гнездами биоразнообразие микробиоты почвы значительно ниже, то есть наблюдается дисбиоз, что свидетельствует о негативном влиянии колонии птиц на почву», — сообщил Айрат Каюмов.

Исследователями Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета на основании полученных данных была построена комплексная математическая модель в виде направленного графа, отражающего предполагаемые причинно-следственные связи между изменениями различных биологических, геохимических и гидрометеорологических факторов и показателями благополучия экосистемы, представленными индексами вегетативной активности, определенными с использованием данных мультиспектрального дистанционного зондирования и динамикой годичного прироста деревьев.

«Подобные модели часто называют прогностическими, поскольку на их основе можно смоделировать сценарии различных изменений в аналогичных экосистемах, которые могут происходить как вследствие природных факторов, включая климатические изменения, так и в результате хозяйственной деятельности, например при интенсификации сельскохозяйственной деятельности, связанной с активным использованием органических удобрений. Ключевым преимуществом такого подхода является возможность прогнозирования различных сценариев без какого-либо экспериментального вмешательства в существующие экосистемы, с обучением моделей на основе данных, сформированных по результатам подобных природных экспериментов», — рассказал Айрат Каюмов.

В следующем году группа исследователей КФУ запланировала изучить три колонии большой серой цапли, которые облюбовали себе леса в Мамадышском и Агрызском районах Республики Татарстан.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда, его результаты представлены в одном из международных научных журналов.