­

Руководитель: Семенков И.Н.

Сроки выполнения: 2021-2024 гг.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

2021 г.

2022 г.

2023 г.

Аннотация: Следы былой распашки прослеживаются во многих даже условно коренных (суб)бореальных сообществах на протяжении длительного времени. Это проявляется в морфологических и химических свойствах почв уровня «почва – память», видовом составе растительности и почвенных микробоценоза и зооценоза, что в конечном итоге определяет отличие некогда нарушенных экосистем от эталонных по структурным, функциональным и иным характеристикам. Однако до сих пор нет понимания глубины и обратимости последствий распашки территории.

Убыль сельского населения, наблюдаемая во многих регионах России с 20-х гг. XX века, наиболее остро проявилась в Нечерноземье. Этот процесс сопровождался забрасыванием земель сельскохозяйственного назначения (пашен, сенокосов и пастбищ) и увеличением доли залесенных территорий. При этом зачастую даже за 100 лет не восстановилось исходное сообщество из-за уничтожения экологического каркаса в виде естественной растительности, и на месте некогда освоенных территорий существуют низкопродуктивные мелколиственные леса, которые не могут обеспечить восстановления всего объема экологических функций и услуг, которые выполняют коренные хвойные, хвойно-широколиственные и широколиственные леса на Восточно-Европейской равнине. До сих пор отсутствуют работы, комплексно анализирующие экологическое состояние целой экосистемы с характеристикой всех компонентов – материнских пород, почв, почвенных микробоценоза и зооценоза (макрофауны), фитоценоза – и ключевых функций лесов. Сопряженный анализ агрогенных сукцессий растительности и онтогенеза почв принципиально важен для разработки эффективного управления постагрогенными экосистемами и понимания путей восстановления почвенного и растительного покровов лесных экосистем и требует междисциплинарного подхода, предлагаемого в настоящем Проекте.

Модельной территорией для таких исследований может выступать национальный парк «Смоленское Поозерье», расположенный в экотоне между таежными и широколиственными лесами, что вместе с ландшафтной структурой, определяет существующее ценотическое разнообразие. В пределах нацпарка на компактной территории сохранились крупные массивы восточно-европейских лесов и что особенно важно – весь исходный комплекс ценозов, а также представлены все виды сельскохозяйственного использования. Кроме того, на эту территорию имеются (в т.ч. в распоряжении коллектива авторов) разнообразные и разновозрастные картографические материалы и данные дистанционного зондирования Земли. Всё это дает уникальную возможность исследования агрогенных сукцессий с характерным временным интервалом до 100 лет.

С использованием данных дистанционного зондирования и натурных геоботанических, таксационных, зоологических, микробиологических и почвенно-геохимических исследований на модельных объектах, расположенных на территории общей площадью 1,5 тыс. кв. км в пределах национального парка «Смоленское Поозерье», планируется:

• охарактеризовать постагрогенную историю за 100 лет ельников, сосновых боров и хвойно-широколиственных с доминированием липы, клена, дуба, ясеня или вяза (далее для краткости – хвойно-широколиственных лесов) лесов,
• оценить последствия распашки, выражающиеся в изменении основных экологических функций почв (формирование естественного плодородия, депонирование углерода),
• выявить сходства и различия агрогенных сукцессий растительности и почвенных микробо- и зооценозов ельников, сосновых боров и хвойно-широколиственных лесов,
• выявить в (суб)бореальных экосистемах наличие и длительность существования «агрогенной метки» в свойствах почв, фито- и почвенных микробо- и зооценозов.

Под «агрогенной меткой» мы понимаем совокупность характеристик в составе, функционировании и иных особенностях растительности, животного мира и почвы, которые отражают влияние сельскохозяйственного воздействия на экосистемы. Исходя из современных представлений об истории заселения и хозяйствования (широкое распространение подсечно-огневого и переложного земледелия), можно предполагать наличие «агрогенной метки» у отдельных или даже во всех компонентах условно коренных (суб)бореальных экосистем национального парка «Смоленское Поозерье».

В ходе выполнения проекта предполагается комплексный сопряженный анализ всех ключевых компонентов экосистемы: растительности, почвенной макрофауны и микробоценоза, почв, включая ключевые характеристики почвенного плодородия (доступные растениям формы N, P, K, запас углерода, соотношение подвижных форм макро- и микроэлементов). Эти исследования будут базироваться на скрупулезном анализе и интерпретации данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), физико-химических свойств почв, видового и функционального разнообразии фитоценозов и почвенных микробо- и зооценозов, аккумуляции углерода по трем (ельники, сосновые боры и хвойно-широколиственные леса) 100-летним хронорядам в тройной повторности. Будут выявлены индикаторы былого распахивания, определены скорости и основные лимитирующие факторы постагрогенного самовосстановления (суб)бореальных лесных экосистем. Собранные в пределах национального парка «Смоленское Поозерье» фактические данные о свойствах растительности, почвенных миробо- и зооценозов, а также почвах планируется агрегировать в статистическую модель с пространственно-временной структурой, используя классы методов, которые комбинируют конструкцию многомерных Гауссовых процессов с элементами глубоких нейронных сетей для более корректного описания нетривиальных взаимосвязей между всеми изученными показателями.

Научная значимость настоящего проекта определяется возможностью идентификации агрогенной метки в разных компонентах экосистем на примере удачно выбранного модельного объекта, сочетающего в себе разные типы леса и виды сельскохозяйственного использования. Проведенные исследования могут быть основой для эффективных технологий восстановления лесов на заброшенных сельскохозяйственных землях. Разработанный подход может быть адаптирован для изучения и реабилитации геокомплексов других природных зон.