Больше биомассы благодаря хаосу? Беспорядочная посадка лучше монокультуры деревьев.

Леса более продуктивны, когда в них больше разнообразия.  stock.adobe.com/Габриэле Роде

Больше видов, больше урожайности – но только при правильной посадке. Новое исследование показывает, что важно не только разнообразие деревьев, но и их расположение в лесу. Взгляд в виртуальное будущее лесного хозяйства показывает, как хаос в посадках может оказаться экономически выгодным.

Лесное хозяйство сталкивается с проблемой: как сделать леса одновременно экономически жизнеспособными, климатически устойчивыми и экологически ценными? Недавнее исследование Немецкого центра комплексных исследований биоразнообразия (iDiv) предлагает новые ответы. Используя компьютерные модели, исследователи смоделировали леса и сравнили их развитие. Особенность этого исследования заключается в том, что им удалось виртуально смоделировать все возможные комбинации деревьев – задолго до посадки первого саженца.

Анализ показывает, что важен не только вид посаженных деревьев, но и то, как они расположены.

Моделирование с использованием 22 000 изображений леса

Исследователи экспериментируют с понятиями однородности и гетерогенности; в контексте леса это означает нечто вроде разницы между однородным, равномерно структурированным насаждением, состоящим из одного вида деревьев определённого возраста. Это контрастирует с неоднородным лесным ландшафтом, охватывающим различные возрасты и виды, и с различным расположением внутри насаждения. Идея заключается в том, что при высокой степени разнообразия соседние деревья поглощают разные питательные вещества. Они делят свет и оставляют после себя разнообразную и красочную листву, которая, в свою очередь, способствует развитию жизни в почве. 

Реми Бёнон из Немецкого центра комплексных исследований биоразнообразия экспериментировал с этими предпосылками. Его команда моделировала до восьми субтропических видов на тысячах имитированных участков и сравнивала варианты. Спектр варьировался от блоков с одним видом до полностью смешанных сеток. Комбинации, которые они пробовали, было практически невозможно воспроизвести в реальности: они моделировали смешанные леса с двумя, четырьмя и восемью видами из группы из восьми видов деревьев. 

Каждый лес, состоящий из 2056 вариантов смешанных видов, был «высажен» (т.е. смоделирован) в лесонасаждениях, состоящих из 16 особей по 16 деревьев, посаженных на расстоянии одного метра друг от друга, с восемью различными типами пространственного распределения: от блоков до совершенно случайного распределения видов. Кроме того, для лучшего представления более реалистичной и практичной схемы посадки, смеси также высаживались мини-блоками, двойными и одинарными рядами. Всего через компьютеры было пропущено 22 308 лесонасаждений.

Разнообразные смеси способствуют развитию жизни в почве.

Удивительный побочный эффект был замечен в листве: в смешанных насаждениях она распределялась более равномерно по площади, улучшая её снабжение питательными веществами. Скорость разложения также увеличилась – более чем на десять процентных пунктов у восьми случайно смешанных видов по сравнению с блочными посадками.

Более раннее исследование более 10 000 реальных лесных участков дало схожие результаты: для каждого дополнительного вида увеличивалась сложность полога, что приводило к получению примерно 0,3 тонны дополнительной древесины на гектар.

Компромисс в лесоуправлении с помощью машин

Идея смешанных лесов поначалу кажется многим лесовладельцам и лесоводам непрактичной. В конце концов, лес должен быть поддающимся обработке с помощью техники. Но и здесь исследование предлагает конкретные рекомендации: рядные посадки чередующихся пород можно обрабатывать с помощью техники, сохраняя при этом преимущества смешанного лесопользования.

Это также показывает, что успех определяется не только количеством видов, но и их пространственным распределением. В блочных посадках эффект практически полностью терялся. Чем больше видов смешивалось, тем значительнее был прирост биомассы.

Перспектива: полевые испытания должны прояснить практическую пригодность

Авторы исследования планируют долгосрочные эксперименты для проверки результатов в реальных условиях. Как ветровал, вредители и прореживание влияют на смешанные схемы посадки? И можно ли перенести полученные виртуальные результаты на местные леса?

Одно можно сказать наверняка: неоднородные насаждения — это не просто экологическая мечта. Они могут быть экономически выгодными, если лесоводы готовы пожертвовать частью порядка в лесу.