КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 21-74-20171

НазваниеИндикаторы агрогенного этапа развития лесной территории

РуководительСеменков Иван Николаевич, Кандидат географических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2021 - 2024 

КонкурсКонкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Объект инфраструктуры Центр коллективного пользователя в области геномики

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-108 - Почвоведение

Ключевые слова1. Вторичные агрогенные сукцессии, 2. Метагеном почв, 3. ГИС-анализ, 4. Данные дистанционного зондирования Земли, 5. Бореальные экосистемы, 6. Хвойно-широколиственные леса, 7. Подвижные формы, 8. Плодородие почв, 9. Филогенетический анализ, 10. Запасы углерода, 11. Микроэлементы

Код ГРНТИ87.35.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


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 (ельники, сосновые боры, хвойно-широколиственные леса, черноольшаники, экосистемы болот, рек и озер), а также представлены все виды сельскохозяйственного использования (пашни, сенокосы, пастбища, залежи). 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 микробоценозов и зооценозов (макрофауны) 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.

Ожидаемые результаты
Определены количественные значения филогенетического разнообразия метаболических возможностей микроорганизмов почв (суб)бореальных экосистем и их связь со свойствами растительных сообществ, находящихся на разных стадиях постагрогенного восстановления (сукцессии). В пространственно-временных рядах выделены стадии максимальной реализации функциональной представленности почвенной макрофауны и микробного населения. Получены тематические продукты (электронные карты) разрешением 10-30 м/пиксель, характеризующие пространственное распределение лесных экосистем национального парка «Смоленское Поозерье» различного сукцессионного статуса, а также структурных и функциональных характеристик лесов, являющихся их индикаторами. Определены количественные значения разнообразия метаболических возможностей почвенного микробоценоза и их связь со свойствами почв и растительных сообществ разных стадий агрогенных сукцессий. Выявлена «агрогенная метка» по свойствам растительности, почв и почвенного микробиома и макрофауны. Уточнены варианты постагрогенного самовосстановления за период до 100 лет растительных и микробных сообществ (суб)бореальных экосистем модельной территории на примере национального парка «Смоленское Поозерье», что востребовано для оценки цикла углерода, целей устойчивого использования и дальнейшего развития постагрогенных территорий, разработки систем адаптивного планирования хозяйствования. Рассчитаны скорости восстановления лесных (суб)бореальных экосистем в зависимости от различных факторов, включая влияние почвенного микробиома и макрофауны и свойств почв. Охарактеризованы долговременные экологические последствия распашки на (суб)бореальные лесные экосистемы модельной территории. В результате сопряженного анализа параметров фитоценозов, почвенных микробиома и макрозофауны, физико-химических свойств почв экосистем национального парка «Смоленское Поозерье» определены лимитирующие факторы постагрогенного самовосстановления ельников, сосновых боров и хвойно- широколиственных лесов. Составлены комплексные модели агрогенных сукцессий экосистем ельников, сосновых боров и хвойно- широколиственных лесов. Уточнены существующие представления о скоростях и возможных вариантах постагрогенного самовосстановления экосистем ельников, сосновых боров и хвойно-широколиственных лесов и риске остановки и задержки вторичной сукцессии на промежуточном этапе. Предложены подходы восстановления лесных экосистем в случае остановки агрогенной сукцессии на стадии мелколиственного леса. Составлена карта технобиогеом по М.А. Глазовской (1988) Смоленского Поозерья, отражающих скорость и особенности агрогенных сукцессий растительности, почвенных микробиома и макрофауны, запасов углерода и почв. Научная значимость настоящего проекта определяется разработкой подхода к идентификации агрогенной метки в ключевых компонентах экосистем на примере удачно выбранного модельного объекта, сочетающего в себе разные типы леса и виды сельскохозяйственного использования.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В результате тематической обработки спутниковых изображений и исторических картографических материалов получены карты современной возрастной (пространственное разрешение 30 м) и породной (10 м) структуры древостоев нацпарка «Смоленское Поозерье». На основе этих карт оценено распространение условно коренных древостоев возрастом более 95 лет и лесов на различных стадиях восстановительной агрогенной сукцессии. На настоящий момент леса занимают почти 79% территории НП (на 1970 год лесистость 68%, на 1927 г - 55%), 42% от их общей площади произрастает на бывших сельхозугодьях разной давности забрасывания и лишь 26% можно рассматривать как условно коренные. Древостои с преобладанием сосны составляют около 7% от лесов парка. При этом 2.5% из них приходится на условно коренные насаждения, а 2.9% произрастает на месте бывших сельхозугодий. Для древостоев с преобладанием ели (12.5% суммарно), соответствующие доли составляют 5.3% и 2.1%, а для древостоев с преобладанием широколиственных пород (4.2% суммарно) – 1.1% и 0.9%. Кроме того, еще примерно 10% современных лесов парка - это молодые смешанные и мелколиственные леса, возникшие на месте заброшенных полей в последние 40 лет, которые можно рассматривать как потенциальные участки начальных стадий восстановительной агрогенной сукцессии еловых и широколиственных древостоев, зачастую произрастающих до определенного возраста под пологом быстрорастущих мелколиственных деревьев. Нулевой стадией (S0) агрогенной сукцессии являются агроценозы с преобладанием сорно-луговых видов, бедным видовым составом и невысокой сомкнутостью, что связано с механическим удалением растений и, возможно, обработкой гербицидами. Растительные сообщества свежих залежей (стадия S0) отличаются высоким видовым разнообразием: суммарно 82 вида сосудистых растений. По проективному покрытию преобладают злаки, большинство видов принадлежит к свеже-луговой ценоморфе. Высокое видовое разнообразие первой стадии агрогенной сукцессии обусловлено низкой корневой конкуренцией в первые несколько лет после распашки на фоне большого запаса семян в почве, свойственного сегетальным сообществам, и заноса диаспор с соседних лугов и опушки леса. Луга на многолетних залежах (стадия S1) имеют среднее видовое разнообразие (суммарно 74 вида сосудистых растений). В травостое наиболее распространены злаки и виды родов Artemisia и Potentilla. Как и на предыдущей стадии преобладают виды свеже-луговой ценоморфы. За счет увеличения прямой и косвенной конкуренции с многолетними растениями значительно снизилось число рудералов (с 20 до 6). Подрост сосны (реже березы и осины), страдающий от весенних палов, отмечен на всех лугах. На стадии S2 после смыкания полога соснового древостоя (в возрасте около 10 лет) выпадают луговые виды и постепенно возрастает участие лесных. В молодых сосняках за 10-15 лет уменьшение освещенности по мере развития древесного полога снижает проективное покрытие травяного яруса с 80-85% до 1-20% и увеличивает - мохового от 5% до 20-45%. В травяном покрове 20-25-летних сосняков доминируют бореальные виды и отмечено большое число видов деревьев и кустарников (не выходящих из травяного яруса), среди которых много анемохоров и зоохоров. Древостой средневозрастных сосняков (стадия S4) с небольшой примесью березы имеет сомкнутость 50-70% и ель во втором подъярусе и подросте (в последнем также встречается дуб). В травяном покрове сомкнутость варьирует от 30 до 70%, доминирует Vaccinium myrtillus, а доля бореальные видов достигает 81-94% при небольшом вкладе боровых и неморальных. Моховой ярус имеет покрытие 80-100% и сложен таежными видами (доминирует Pleurozium schreberi). В сосняках этой стадии отмечены Convallaria majalis, Maianthemum bifolium и Trientalis europaea, которые считают индикаторами старовозрастных (ancient) лесов. На поздних стадиях (S5 и S6) сукцессии в сообществах сосняков выражена оконная структура, что определяет общее снижение сомкнутости древесного яруса. Древостой условно коренных сосновых лесов (стадия S6) обычно представлен несколькими поколениями сосен (максимальный измеренный возраст – 180 лет). Сообщества старых послепахотных сосняков характеризуются большим участием в подлеске и травяном ярусе мезофитных видов, в том числе неморальных. Для условно коренных сосняков типична высокая доля боровых видов (Calluna vulgaris, Vaccinium vitis-idaea, Juniperus communis, Scorzonera humilis и др.). Примесь лиственных деревьев и кустарников способствует формированию опада более высокого качества, что приводит к увеличению обилия и разнообразия сосудистых растений нижних ярусов. Условно-коренные сосняки сформировались под влиянием низовых пожаров. По таксационным данным обнаружено усложнение структуры лесных сообществ и увеличение его видового разнообразия, особенно подчиненных ярусов. Относительно монотонно уменьшается число деревьев (от 3325 шт./га в 20-летних сосняках до 648 шт./га в сосняках 80-90 лет). Максимальный запас стволовой древесины (392 м3/га) отмечен на стадии S4, при этом доля сосны по запасу 0,9. В старовозрастных сосняках (S5 и S6) запас стволовой древесины снижается до 368 и 244 м3/га соответственно. На стадии S5 активно распадается старое поколение сосны (ее доля в запасе 0,7). В сосняках стадии S6 хорошо выражена оконная структура, способствующая возобновлению разнообразных древесных видов. В ходе постагрогенной сукцессии смена лугового типа растительности на лесной происходит после смыкания полога, примерно через 10 лет после появления деревьев. Скорости восстановления растительности разных ярусов неодинаковы: уже на стадии молодняков в постагрогенные сообщества вселяется большинство видов кустарников и деревьев. На стадии средневозрастных сосняков восстанавливаются покрытие и доминанты мохового яруса и многие характерные и доминирующие виды травяного яруса сосновых лесов. Однако наблюдаемый распад соснового древостоя и происходящая смена сосны елью в старовозрастных постагрогенных сообществах, а также большие различия в эколого-ценотической структуре с условно коренными сосновыми лесами, позволяют предположить, что при спонтанном восстановлении постагрогенных сосняков заключительная стадия сукцессии будет отличаться от выделенной нами стадии условно-коренных сосняков. Сообщества стадий S0, S1 и S2 состоят из более близкородственных видов травянистых растений, чем на более поздних стадиях сукцессии. Это отражает больший вклад условий среды в формирование сообществ ранних стадий восстановления сосняков. Стадия S5 характеризуется произрастанием эволюционно далеких видов, что может говорить о наибольшей роли межвидовой конкуренции в формировании сообществ этой стадии среди всех 6 рассмотренных. В ходе естественного постагрогенного восстановления леса меняются морфологические особенности органопрофиля почв. Большая часть подстилок пашни и залежи фрагментарна и представлена одним горизонтом – опадом текущих лет – и относится к деструктивному типу. Ферментативная подстилка, состоящая из деструктивного и ферментативного горизонтов, диагностирована в молодом сосняке, а гумифицированная характерна для более продвинутых стадий сукцессий. С возрастом сосновых лесов увеличиваются запасы подстилки, ее гумусированность и мощность. Состав и качество опада определяют активность почвенных макросапрофагов и формирование разных форм гумуса: хемимор (hemimor) характерен для случаев, где количество легкоразлагаемых компонентов подстилки больше 7% и присутствуют разные функциональные группы дождевых червей. В 70-80 летних сосняках, где в подстилке практически отсутствуют легкоразлагаемые компоненты (доля 0.5%) и дождевые черви отмечены не были, подстилка соответствует типу эумор (Eumor). Основными трендами в изменении характера нижележащих (органо-)минеральных горизонтов является уменьшение их мощности (из пахотного P в старопахотный AYpa), появление (развитие) грубогумусового горизонта реградации AOw, и размытие ровной нижней границы старопахотного горизонта, в то время как оставшаяся часть профиля остается неизменной, так как не затрагивается распашкой. Мощность гумусового горизонта максимальна на стадии пашни, монотонно уменьшается на следующих стадиях и минимальна на стадии коренного леса. Полученные результаты показывают, что морфология почвенного профиля за 80-100 лет не восстанавливается до естественного (исходного) уровня: в профиле сохраняется старопахотный горизонт AYpa, начинает формироваться грубогумусовый горизонт AOw, но не заметно признаков формирования горизонта иллювиирования гумуса BHF. По классификации гранулометрического состава Н.А. Качинского большинство почв относятся к классам супеси, рыхлого и связного песка. Иллювиальные горизонты и почвообразующие породы реже имеют суглинистый состав (наиболее часто легкосуглинистый). По классификации гранулометрического состава WRB большинство изученных почв относятся к классу песка (крупного, среднего, пылевато-крупного, пылеватого очень мелкого) и реже - крупнопесчанистого суглинка. Как правило, изученные почвы слабокислые. Величина pH убывала с глубиной или значимо не менялась. В гумусовых горизонтах значения рН максимальны в пахотных почвах (стадия S0) и минимальны в почвах условно коренных лесов. Содержание органического углерода монотонно убывает с глубиной во всех почвах. Гумусовые горизонты первых пяти стадий восстановления сосновых лесов значимо не отличаются друг от друга по содержанию углерода органических веществ, но выделяются повышенными значениями относительно почв условно коренных лесов (стадия S6). Содержания подвижного K монотонно убывает с глубиной во всех почвах. В профильном распределении подвижного P часто фиксируется локальный минимум в средней части профиля, соответствующий элювиальному горизонту или нижней части (старо)пахотного. Содержание подвижных K и P в гумусовых горизонтах монотонно снижается до четвертой стадии (средневозрастных лесов). В почвах старовозрастных сосняков продолжается падение содержания P, а содержание K возрастает. Между стадиями S5 и S6 нет значимых различий по содержанию подвижных P и K. Из полученных данных можно сделать выводы о том, что за 70 лет произрастания леса pH постагрогенных почв восстанавливается до фоновых значений. За 80 лет содержание подвижных P и K выходит на уровень, близкий к природному, но содержание органического углерода за это время не приходит к естественной норме. Самый высокий уровень аккумуляции углерода в органогенных горизонтах демонстрируют сосновые леса возрастом более 70 лет (7.6 - 14.3 т/га), а самые низкие – пашни и залежи (0.1 - 2.6 т/га). В слое 0-30 см тенденция другая: самый высокий уровень аккумуляции демонстрируют залежи, сосновые леса возрастом 20-30 и 80-90 лет на постагрогенных почвах (35 - 30 т/га), а самые низкие – пашня, сосняки старше 70-80 лет на залежах и сосняки возрастом 90-100 лет стадий S5 и S6 (15 - 25 т/га). В слое 30-100 см запасы углерода не отличаются в почвах разных стадий. Величина запасов почвенного углерода меняется нелинейно в ходе агрогенной сукцессии, и зависит от предыдущей истории хозяйственного освоения данного участка, состава растительности, активности макросапрофагов и свойств почвообразующих пород. Содержание четырех изученных подвижных форм соединений щелочноземельных металлов (Ca, Mg и Sr_ монотонно уменьшается от стадии S1 к стадии S6 в горизонтах А и С, что отражает выщелачивание элементов после прекращения известкования под действием кислотного гидролиза. Совместно с подкислением среды это мобилизует полуторные окислы (Fe и Al) и в гумусовом горизонте - связанные с ними трудно обменные соединения Ba, Ti, Cu. Содержание соединений S, извлекаемых ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8 и 7,0, также увеличивается от почв ранних стадий сукцессии к более поздним, вероятно, за счет накопления ее наиболее подвижных соединений в верхней части профиля за счет трансформации растительного опада. Население почвенной макрофауны в рассматриваемом пространственно-временном ряду меняется нелинейно: наибольшее таксономическое разнообразие выявлено в почвах залежных лугов и сосновых лесов поздних стадий восстановления (70 лет и старше), как на распахиваемых почвах, так и в почвах без признаков распашки. В ходе восстановления леса увеличивается общее число семейств почвенной макрофауны, что связано в первую очередь с восстановлением горизонта подстилки – важного местообитания беспозвоночных. Именно изменения в составе подстилочной фауны увеличивают разнообразие зооценозов как по показателям числа семейств, так и по значениям индекса разнообразия Симпсона. Разнообразие эндогейной (собственно почвенной) фауны, напротив, снижается в данном ряду, что связано с легким гранулометрическим составом почв, и связанной с ним влажности почвы, лимитирующей разнообразие влаголюбивых педобионтов. Таким образом, можно сделать вывод, что биоразнообразие подстилочной фауны восстанавливается быстрее почвенной. На основании анализа полученных данных выделены стадии максимальной реализации функциональной и таксономической представленности почвенной макрофауны. К таким стадиям можно отнести «старовозрастные» сосновые леса на постарогенных почвах и почвах, без признаков распашки: в них высока доля сапрофагов – важного звена в деструкции опада и формировании почвенного плодородия, в них происходит восстановление биоразнообразия и плотности индикаторов «лесной фауны» – подстилочных и почвенно-подстилочных дождевых червей, двупарноногих многоножек, моллюсков, жужелиц, пауков, жуков-стафилинид. Во всех изученных почвах абсолютно преобладали представители бактерий, вклад которых в почвах следующих стадий снижался за счет увеличения доли архей. Особенно стоит отметить, что максимальная доля архей обнаружена в пробах с площадки S62 (по всем трем опробованным глубинам), где почвы морфологически отличались наиболее восстановившимся горизонтом Е, а возраст сосен был максимален. Обилие большинства отделов выявленных бактерий выше на ранних стадиях сукцессии, чем на поздних по всем исследованным глубинам. Понижено только относительное обилие представителей Dependentiae, GAL15, RCP2-54, Verrucomicrobiota и WPS-2. В почвах всех обследованных разрезов с глубиной уменьшалось обилие представителей Abditibacteriota, Armatimonadota, Bacteroidota, Cyanobacteria, Planctomycetota, Verrucomicrobiota и увеличивалось – Desulfobacterota (исчезают на стадии S6), Elusimicrobiota (в большинстве случаев), Entotheonellaeota (обнаружены только в породе). На уровне родов во всех изученных почвах преобладают представители Proteobacteria, Actinobacteriota, Acidobacteriota, Planctomycetota. Альфа-разнообразие почвенного микробиома увеличивается от ранних стадий сукцессии к более продвинутым. Построен и рассчитан прототип статистической модели для анализа совместного распределения измеренных показателей. Сформулирован ряд критических замечаний к прототипу исследования с целью дальнейшего совершенствования разработанной модели.

 

Публикации

1. - Влияние былой распашки на леса изучают российские исследователи Портал АгроXXI, Исследования проводятся на территории национального парка «Смоленское Поозерье» в рамках грантового проекта РНФ № 21-74-20171 (год публикации - ).

2. - В рамках грантового проекта научные группы изучают влияние былой распашки на леса Новости сибирской науки, - (год публикации - ).

3. - Ученые изучают влияние былой распашки на леса Научная Россия, - (год публикации - ).

4. - Ученые изучают влияние былой распашки на леса Вестник отделения наук о Земле РАН, - (год публикации - ).

5. - Ученые изучают влияние былой распашки на леса Новости Смоленска, - (год публикации - ).

6. - Сотрудники ЦЭПЛ РАН начали поиск агрогенной метки в экосистемах нацпарка «Смоленское Поозерье» ЦЭПЛ РАН, - (год публикации - ).

7. - Сотрудники ЦЭПЛ РАН начали поиск агрогенной метки в экосистемах национального парка «Смоленское Поозерье» Национальный парк "Смоленское Поозерье", - (год публикации - ).

8. - Комплексная экспедиция в в рамках проекта «Индикаторы агрогенного этапа развития лесной территории» ЦЭПЛ РАН, - (год публикации - ).

9. - Сотрудники ЦЭПЛ РАН продолжили поиск агрогенной метки в экосистемах сосновых боров и ельников нацпарка «Смоленское Поозерье» Национальный парк "Смоленское Поозерье", - (год публикации - ).

10. - Экспедиция в национальный парк “Смоленское Поозерье” ЦЭПЛ РАН, - (год публикации - ).

11. - Поиск агрогенной метки в сосновых лесах нацпарка «Смоленское Поозерье» - почвенно-зоологический этап исследований Национальный парк "Смоленское Поозерье", - (год публикации - ).

12. Гаврилюк Е.А., Кузнецова А.И. Моделирование показателей содержания азота и углерода в лесной подстилке на основе измерений сети наземного мониторинга ICP Forests и геопространственных данных из каталога Google Earth Engine. Лесные почвы и изменение климата: материалы IХ Всероссийской научной конференции с международным участием, с. 37-38 (год публикации - 2021).

13. Гераськина А.П., Кузнецова А.И., Терехова Д.А., Тихонова Е.В., Семенков И.Н. Динамика почвенной фауны и мощности подстилки в постагрогенных почвах сосновых лесов национального парка "Смоленское Поозерье" Лесные почвы и изменение климата: материалы IХ Всероссийской научной конференции с международным участием, с. 45-47 (год публикации - 2021).

14. Семенков И.Н., Тихонова Е.В., Титовец А.В., Шопина О.В., Кузнецова А.И., Гераськина А.П., Хохряков В.Р., Бавшин И.М., Клинк Г.В. Стадии восстановления почв и растительности Смоленского Поозерья после распашки: первые результаты полевых работ 2021 г. на примере сосновых лесов Лесные почвы и изменение климата: материалы IХ Всероссийской научной конференции с международным участием, с. 181-183 (год публикации - 2021).

15. Смирнова О.В., Гераськина А.П., Коротков В.Н. Natural zonality of the forest belt of northern Eurasia: myth or reality? Part 2 (literature review) Russian Journal of Ecosystem Ecology, Т. 6. № 2. С. 1-12. (год публикации - 2021).

16. Шопина О.В., Герасимова М.И., Бавшин И.М., Хохряков В.Р., Семенков И.Н. Первая версия почвенной карты национального парка "Смоленское Поозерье" Лесные почвы и изменение климата: материалы IХ Всероссийской научной конференции с международным участием, с. 219-220 (год публикации - 2021).


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Еловая серия укладывается в классическую модель демутационной сукцессии бореальных и смешанных лесов Европы, включающая стадию лесов с доминированием пионерных видов деревьев. Растительность СТАДИИ E0 (молодая залежь и агроценоз) имеет следующие черты: - 35 видов на площадке, суммарно 94 вида на стадии; - на площадках и среди индикаторных видов много рудералов, присутствующих без высокого постоянства и не доминирующих по ПП - незначительно участие чужеродных видов - многолетники преобладают над однолетниками - типичный для ранних стадий сукцессии спектр и низкое разнообразие экобиоморф, из которых на стержнекорневую и длиннокорневищную приходится >2/3 численности и проективного покрытия – ПП - абсолютно доминируют свежелуговые виды, бореальные единичны. СТАДИЯ Е1 – уже сформировавшиеся луга, гетерогенные по ПП (81±24%) и видовому богатству (35±15 видов на площадке, 110 видов на стадии): - абсолютно доминируют (свеже)луговые виды, растет роль бореальных и появляются неморальные при участии боровых и степных - высока гетерогенность видового разнообразия - уменьшается число рудеральных и рудерально-луговых видов - увеличивается доля стержнекорневых и рыхлодерновинных видов, характерных для наиболее ранней и более поздней стадий агрогенной сукцессии, соответственно; После забрасывания пашни уже в первые 2-4 года заселяется береза. В березняках 20-25 лет (СТАДИЯ Е2) травяно-кустарничковый ярус (40 видов на площадке, всего на стадии – 93 вида) хорошо развит (ПП 55-80%). Растительность на стадии Е2 переходная между луговой и лесной: доля луговых видов 32-76, бореальных 14-55%. ПП мхов <5%. На СТАДИИ Е3 древостой насаждений возрастом 36 и 62 лет двухъярусный, верхний подъярус сложен березой, в нижнем доминирует ель. В травяно-кустарничковом ярусе (39 вида на площадке, 90 видов – на стадии) сокращается доля луговых видов (с 43 до 1,5%), и ведущая роль переходит к неморальным (48) и бореальным (45). Моховой покров развит слабо: ПП 3-7%. На СТАДИИ Е4 в сомкнутом двухъярусном древостое возрастом 65-80 лет доминирует береза, ель начинает выходить в верхний А1 ярус (А2 сложен елью). Древостой изреживается за счет отпада деревьев меньшего размера. В травяно-кустарничковом ярусе (19 видов на площадке, 37 видов на стадии) абсолютно преобладают бореальные виды – 90%. ПП мохового яруса 15-50%, в нем доминируют бореальные виды. СТАДИЯ Е5 характеризует двухъярусные древесные насаждения с возрастом 80-115 лет. При высокой вариабельности в А1 доминируют ель и береза: последняя активно выпадает, и начинает формироваться оконная мозаика. В А2 обычно доминирует ель. В травяно-кустарничковом ярусе (26 видов на площадке, 68 –на стадии) преобладают бореальные виды (их доля 48-91%), доминанты – Oxalis acetosella, реже - Vaccinium myrtillus. ПП мхов варьирует от 1-2 до 100% и минимально в сообществах с большим участием неморальных видов. На СТАДИИ Е6 древостой условно-коренных ельников возрастом 100-130 лет двухъярусный, выражена оконная мозаика, имеются ветровально-почвенные комплексы, много крупномерного валежа разных стадий разложения. В А1 доминирует ель. Состав А2 очень вариабелен. ПП подроста и подлеска 15-70%. В травяно-кустарничковом ярусе (24 вида на площадке, 54 – на стадии) наиболее часто доминируют Oxalis acetosella и Vaccinium myrtillus и преобладают бореальные виды (доля 55-95%) при постоянном участии неморальных (<30%). ПП мохового яруса 50-80%. Здесь его видовое богатство максимально: 9-14 видов на площадке. Общие тренды: Береза заселяется на 2-4 г. после прекращения распашки и формирует сомкнутый древостой. Ель появляется в подросте на стадии Е2, начинает выходить в верхний полог на стадии Е4, но доминирование березы сохраняется до 80 лет. В насаждениях старше 100 лет она участвует как примесь. Запас древостоя на Е2 равен 159 м3/га, быстро растет и достигает максимума на стадии Е4 (465 м3/га). Доминирование луговых видов над лесными ограничивается на стадии Е2 и завершается на Е3; на Е4-Е6 доминируют бореальные при заметном участии неморальных на Е5 и Е6. Моховой покров слабо развит на стадиях Е0-Е3, достигает полного развития на Е4 и вариабелен по ПП на Е5 и Е6. На уровне площадки самые богатые по видовому составу стадии Е2 и Е3, по суммарному числу видов– Е1. Минимально видовое разнообразие на стадии Е4. Особенности динамики спектра ЖФ: - результаты не подтверждают классический порядок смены на ранних стадиях: стержнекорневые – длиннокорневищные - рыхлодерновинные - быстро сокращается роль малолетников вплоть до почти полного исчезновения к последним стадиям - с момента появления выраженного древесного яруса абсолютно доминируют столонообразующие - спектры ЖФ насаждений стадий Е5 и Е6 сходны. С возрастом ельников увеличиваются запасы подстилки, ее гумусированность и мощность. Большая часть органогенных горизонтов на пашне и залежи фрагментарна и представлена опадом текущих лет – деструктивной подстилкой. Ферментативная подстилка, состоящая из деструктивного и ферментативного горизонтов, появляется в молодом березняке, а гумифицированная характерна для стадий Е3-Е6. Основными трендами в изменении характера нижележащих горизонтов является развитие грубогумусового гор. AO и размытие ровной нижней границы старопахотного гор. AYpa при неизменности нижележащей части профиля и отсутствии признаков оподзоливания или элювиально-иллювиального процесса. Полученные результаты показывают, что морфология почвенного профиля за 80-100 лет не восстанавливается до естественного (исходного) уровня. По классификации Н.А. Качинского большинство почв еловой серии легкосуглинистые и супесчаные; WRB - крупнопесчанистые и пылеватосуглинистые. Как правило, изученные почвы слабокислые. Величина pH убывала с глубиной или значимо не менялась. В гор. А значения рН максимальны в почвах стадия Е1 и минимальны в почвах стадий Е3-Е6, т.е. кислотность достигает значений близких к фоновым за 60 лет. Содержание Сорг монотонно убывает с глубиной или имеет локальный максимум в гор. В. Гор. А стадий Е0-Е4 значимо не отличаются по содержанию Сорг, но выделяются пониженными значениями относительно почв условно коренных лесов. В то же время в верхнем 1 м слое средневзвешенные значения Сорг достигают фоновых за 70 лет. Содержание подвижных K и P в гор. А восстанавливается до фонового уровня за 70 лет. Запасы общего почвенного углерода меняются нелинейно в ходе постагрогенной сукцессии. Запас Собщ в гор. О максимален на стадии Е6 и минимален – на Е0 и Е1. В верхнем 1 м слое тенденция иная: самый высокий запас на залежи, в условно-коренных ельниках и лесах возрастом 70-80 на постагрогенных почвах. При восстановлении еловых лесов почвенная макрофауна меняется коренным образом, особенно при переходе от луговых сообществ к лесным. Индикаторные показатели изменений свойств растительности и почв - экологические группы дождевых червей, биомасса сапрофагов и разнообразие подстилочной фауны. Максимальное восстановление макрофауны выявлено на поздних лесных стадиях. В комплексе дождевых червей восстанавливается (почвенно-)подстилочная группа и частично собственно-почвенная, трансформирующая почву до глубины 30-40 см. Восстановление структуры и свойств подстилки – дифференция на подгоризонты и переход от деструктивной к гумифицированной – сопряжено с повышением биомассы (почвенно-)подстилочных дождевых червей. При постагрогенной сукцесси уменьшается α-разнообразие микробиома гор. А и обилие ряда бактерий (Bacteroidota, Patescibacteria, Gemmatimonadota и др.) при увеличении обилия других (Acidobacteriota, RCP2-54, Crenarchaeota и др). При этом стадия Е3 выступает хроноэкотоном: состояние почвенного микробиома от более лугового к лесному меняется на 40-60 год развития ельника. Набор метаболических путей в почве меняется медленнее, чем состав бактерий: на стадии Е5 обилие метаболических путей еще не достигает фонового уровня. Построенный и рассчитанный прототип статистической модели для анализа совместного распределения измеренных показателей в ландшафтах еловой хроносерии апробирован и скорректирован для данных, полученных по еловой хроносерии.

 

Публикации

1. - Географы МГУ создали первую детальную карту почв нацпарка "Смоленское Поозерье" ТАСС, 14 ДЕК, 08:36 (год публикации - ).

2. Гаврилюк Е.А. Оценка структурных и функциональных характеристик лесных экосистем по спутниковым данным высокого пространственного разрешения: общая методология и примеры реализации на локальном и региональном уровнях Научные основы устойчивого управления лесами. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. Москва, 2022. С. 151-153., Научные основы устойчивого управления лесами. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. Москва, 2022. С. 151-153. (год публикации - 2022).

3. Гаврилюк Е.А. Использование спутниковых данных Landsat и Sentinel-2 для геопространственного моделирования характеристик лесных экосистем на локальном и региональном уровнях Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Электронный сборник материалов конференции., Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Электронный сборник материалов конференции. Институт космических исследований Российской академии наук. Москва, 2022. С.291. (год публикации - 2022).

4. Гаврилюк Е.А., Бавшин И.М. , Гераськина А.П., Енчилик П.Р., Кузнецова А.И., Титовец А.В., Тихонова Е.В., Хохряков В.Р. , Шопина О.В., Семенков И.Н. Индикаторы агрогенного этапа развития лесной территории: первые результаты комплексных исследований на территории Нацпарка «Смоленское Поозерье» Экологический мониторинг на особо охраняемых природных территориях - VII Международная научно-практическая конференция «Чтения памяти Н.М. Пржевальского». Смоленск, 2022. С. 92-98., Экологический мониторинг на особо охраняемых природных территориях - VII Международная научно-практическая конференция «Чтения памяти Н.М. Пржевальского». Смоленск, 2022. С. 92-98. (год публикации - 2022).

5. Гераськина А.П. Пространственное распределение дождевых червей в элементах лесной мозаики Биота, генезис и продуктивность почв: Материалы XIX Всероссийского совещания по почвенной зоологии / Под редакцией А.В. Тиунова, К.Б. Гонгальского, А.В. Уварова. – Улан-Удэ: Бурятский научный центр Сибирского отделения РАН, 2022. – С. 45-46., Биота, генезис и продуктивность почв: Материалы XIX Всероссийского совещания по почвенной зоологии / Под редакцией А.В. Тиунова, К.Б. Гонгальского, А.В. Уварова. – Улан-Удэ: Бурятский научный центр Сибирского отделения РАН, 2022. – С. 45-46. (год публикации - 2022).

6. Ершов Д.В., Гаврилюк Е.А., Королева Н.В., Белова Е.И., Тихонова Е.В., Титовец А.В., Тихонов Г.Н. Восстановление лесов на заброшенных с/х землях в постсоветский период: сравнительный анализ спутниковых данных Landsat двух приграничных районов России и республики Беларусь НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ/ Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. М.: Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. М., 2022: Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН. С. 153 - 156 (год публикации - 2022).

7. Ершов Д.В., Гаврилюк Е.А., Королева Н.В., Белова Е.И., Тихонова Е.В., Шопина О.В., Титовец А.В., Тихонов Г.Н. Natural Afforestation on Abandoned Agricultural Lands during Post-Soviet Period: A Comparative Landsat Data Analysis of Bordering Regions in Russia and Belarus Remote Sensing, Remote Sensing. 2022, 14(2), 322 (год публикации - 2022).

8. Куликова А.И., Чеченков П.Д., Осипова М.С., Шопина О.В., Семенков И.Н. Сравнительный анализ результатов традиционного и цифрового крупномасштабного почвенного картографирования на примере участка в национальном парке «Смоленское Поозерье» Почвоведение / Eurasian soil science, - (год публикации - 2023).

9. Титовец А.В., Решетникова Н.М. Данные о динамике флоры национального парка "Смоленское Поозерье" Вестник Тверского государственного университета. Серия "Биология и экология", Вестник Тверского государственного университета. Серия "Биология и экология". 2022. (1). С. 164-179. (год публикации - 2022).

10. Тихонова Е.В., Титовец А.В. Восстановление сосновых лесов на залежах в НП «Смоленское Поозерье» Материалы конференции «Российская геоботаника: итоги и перспективы» (к 100-летию Отдела геоботаники БИН). 26–30 сентября 2022 г. Санкт-Петербург. С. 182-184, Материалы конференции «Российская геоботаника: итоги и перспективы» (к 100-летию Отдела геоботаники БИН). 26–30 сентября 2022 г. Санкт-Петербург. С. 182-184 (год публикации - 2022).

11. Тихонова Е.В., Титовец А.В., Тихонов Д.Н., Гаврилюк Е.А. Динамика структурного и видового разнообразия растительности в ходе постагрогенной сукцессии сосновых лесов НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ/ Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. М.: Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ/ Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. М.: Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН. С.121-124 (год публикации - 2022).

12. Шопина О.В., Герасимова М.И., Бавшин И.М.,Хохряков В.Р., Семенков И.Н. Инвентаризация и картографирование почв национального парка “Смоленское Поозерье” Лесоведение / Russian Journal of Forest Science, лесоведение. 2022. №5. С.478-493 (год публикации - 2022).

13. Шопина О.В., Гераськина А.П., Кузнецова А.И., Тихонова Е.В., Титовец А.В., Бавшин И.М., Хохряков В.Р., Семенков И.Н. Стадии постагрогенного восстановления компонентов экосистем сосновых лесов национального парка «Смоленское Поозерье» Почвоведение / Eurasian soil science, - (год публикации - 2023).

14. Шопина О.В., Курмановский В.С., Бавшин И.М., Тихонова Е.В., Хохряков В.Р., Семенков И.Н. Инвентаризация исторических материалов для реконструкции изменений ландшафтов Национального парка «Смоленское Поозерье» Материалы международной научно-практической конференции «Национальный парк "Браславские озера" и другие ООПТ: состояние проблемы, перспективы, развития», Материалы международной научно-практической конференции «Национальный парк "Браславские озера" и другие ООПТ: состояние проблемы, перспективы, развития». Минск: Ковчег, 2022. с. 97-100 (год публикации - 2022).

15. Шопина О.В., Семенков И.Н. Микробиологические индикаторы стадий восстановления почв сосняков в Смоленском Поозерье (первые результаты) Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием “Научные основы устойчивого управления лесами”, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН 25–29 апреля 2022 г., Москва, Россия, место издания ЦЭПЛ РАН Москва, тезисы, с. 144-145, Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием “Научные основы устойчивого управления лесами”, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН 25–29 апреля 2022 г. М.: ЦЭПЛ РАН. С. 144-145 (год публикации - 2022).

16. Шопина О.В., Семенков И.Н. Изменение почвенного микробиома гумусовых горизонтов при постагрогенном восстановлении еловых лесов в Смоленском Поозерье (предварительные результаты) VI Молодежная конференция «Почвоведение: Горизонты будущего» - сборник тезисов, VI Молодежная конференция «Почвоведение: Горизонты будущего» - сборник тезисов. 2022. С. (год публикации - 2022).

17. Шопина О.В., Семенков И.Н., Герасимова М.И. Изменение метаболических путей почвенного микробиома при постагрогенном восстановлении сосновых лесов Материалы международной научной школы "Мониторинг, охрана и восстановление почвенных экосистем в условиях антропогенной нагрузки", Материалы международной научной школы "Мониторинг, охрана и восстановление почвенных экосистем в условиях антропогенной нагрузки". Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2022. С. 279-285 (год публикации - 2022).