Пожары, которые происходят чаще чем раз в 30 лет, приводят к необратимой деградации чапаралей: проростки эндемичных растений выгорают раньше, чем достигают зрелости и пополняют банк семян. Из-за этого сложные многоярусные заросли жестколистных кустарников сменяются примитивными однородными луговыми сообществами с преобладанием неместных видов трав. К таким выводам пришли ученые, наблюдая за чапаралями в природоохранных зонах Калифорнии. Результаты исследования опубликованы в журнале Ecosphere.
Для некоторых видов наземных экосистем природные пожары — не просто естественная, но и критически важная часть их жизненного цикла. В пожаре выгорает накопившаяся мертвая масса, которая плохо поддается переработке насекомыми и микроорганизмами, и питательные элементы быстро включаются в круговорот. Опорные виды растений при этом выживают, потому что адаптированы к периодическим пожарам. Они могут быть либо устойчивыми к возгоранию благодаря толстой огнеупорной коре, как у секвойи Sequoia sempervirens, либо, напротив, легко выгорать, но быстро восстанавливаться, как растительность чапаралей — субтропических жестколистных кустарников, распространенных в Калифорнии и Мексике. Нормальная частота пожаров в чапаралях — один раз в 30-100 лет. На фоне изменения климата пожары все чаще затрагивают эти экосистемы, и их способность поддерживать стабильное состояние в таких условиях вызывает сомнения.
Эшли Групенхофф (Ashley Grupenhoff) и Хью Сэффорд (Hugh Safford) из Политехнического университета штата Калифорния в Сан-Луис-Обиспо изучили реакцию чапаралей на пожары на охраняемых территориях в пределах Винной страны — холмистой области на тихоокеанском побережье Калифорнии. За последние 30 лет 54 участка, на которых проводилось исследование, выгорали не менее трех раз, в том силе они были охвачены пожаром Хеннеси летом 2020 года, когда было выжжено почти 1500 квадратных километров территории региона. Интенсивность пожаров оценивали по диаметру живых стеблей, оставшихся на скелетах аденостом Adenostoma fasciculatum — вечнозеленых кустарников, которые выступают эдификаторами в чапарале. Авторы учитывали количество и высоту их проростков, а также проективное покрытие местных (по сути эндемичных для чапараля) и экзотических видов растений.
Всего на участках было обнаружено 223 вида растений. Каждый дополнительный пожар, происходивший в течение 30 лет, снижал долю покрытия местных растений на 12 процентов, а богатство местных видов на и биоразнообразие по Шеннону на четыре процента. Чем чаще происходили пожары, тем более слабым был каждый последующий из них. Местные древесные и кустарниковые виды принимали на себя весь удар: их надземная фитомасса служила топливом, которое обеспечивало мощный пожар и выгорание банка их семян. После этого такого количества доступного топлива уже не было, неместные травы (Avena barbata, Centaurea melitensis, Erodium cicutarium и Festuca myuros) горели не так интенсивно, и банк их семян оставался целым.
На участках, которые за последние 30 лет горели шесть раз, регенерация проростков местных видов снизилась в среднем на 99 процентов. Для практически полного исчезновения кустарников краснокоренника Ceanothus было достаточно всего двух пожаров за такой срок — их проростки сгорали раньше, чем успевали пополнить банк семян. Пожары способствовали необратимому переходу от сложного многоярусного чапараля к однородному примитивному луговому сообществу с преобладанием неместных трав, цикл которых самовоспроизводился с помощью частых мелких пожаров. Авторы отметили, что деградация чапаралей нанесет значительный ущерб окружающей среде, потому что пришедшие им на замену луга не могут настолько же эффективно выполнять их экосистемные функции — защиту почв от эрозии, борьбу с наводнениями, опыление, обеспечение среды обитания и поддержание уникального биоразнообразия.
Все более частые природные пожары, которыми сопровождается современное изменение климата, опасны не только для чапаралей. Потери лесов из-за возгораний в XXI веке выросли во всех природных зонах, но наиболее существенно от них страдают бореальные леса Евразии и Северной Америки. Только за лето 2023 года сгорело четыре процента канадских лесов, при этом в атмосферу попало более 100 тонн мышьяка.