Польза пожаров: Почва богатеет

Нет худа без добра: новые исследования показывают, что лесные пожары помогают фиксации азота для более интенсивного роста новых растений.



Лесные пожары стимулируют преобразование аммиака в нитраты, что является важной стадией круговорота азота в природе. К такому выводу пришли американские ученые, исследуя территории, пострадавшие от лесных пожаров.
Лесные пожары, охватывающие в настоящее время огромную территорию России, оставят после себя не только сгоревшие деревни, отравившихся продуктом горения людей и нарушенные экосистемы, а и, как любой лесной пожар, некоторое количество древесного угля.
Ученые Университета штата Монтана во главе с Патриком Боллом обнаружили, что лесные пожары ускоряют одну из стадий круговорота азота в природе

(азотный цикл), так как образованный ими уголь положительно влияет на численность колоний нитрифицирующих бактерий, которые осуществляют переработку аммиака в нитраты. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Environmental Quality, который издается Американским агрономическим обществом, Растениеводческим научным обществом Америки и Американским обществом почвоведов.

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений.

Он входит в состав белков и других с биологической точки зрения важных химических соединений, таких как аминокислоты, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, гемоглобин и т. п. Одним из этапов азотного цикла является нитрификация – это окисление аммиака и соединений аммония (они появляются после разложения умерших растений и животных) до нитратов и нитритов, осуществляемое нитрифицирующими бактериями. Затем растения используют нитраты для образования растительных белковых веществ, а животные, питаясь этими растениями, усваивают белковые вещества растений и превращают их в животные белки.

В ходе своей работы ученые брали пробы почвы в бореальных лесах северо-западной части США. Напомним, что бореальными называются леса северного полушария от их северной границы с лесотундрой до средних широт, которые произрастают в условиях холодного, умеренно холодного и умеренного климата.

В России находится около 70% бореальных лесов всего мира, 78% в Сибири, остальные – в европейской части страны, большей частью эти леса остаются нетронутыми нынешними лесными пожарами.

В пробах, которые взяли Болл и его коллеги, было обнаружено большое количество нитрифицирующих бактерий.

Причем их значительное количество было выявлено и на тех местах лесных пожаров, где в последний раз крупный огонь горел 12 лет назад. Соответственно, в этих местах наблюдается большой темп нитрификации.

Проводя исследования с тех мест, которые за последние 94 года два или три раза подвергались пожарам,

исследователи продемонстрировали, что уголь может стимулировать производство нитратов после теплового импульса, коим является пожар.

Кроме этого, ученые провели анализ колоний нитрифицирующих бактерий и обнаружили в них некоторые эволюционные сдвиги. В результате этих сдвигов почва после лесных пожаров становится похожей на более питательную почву, как, например, на открытых горных лугах.

Результаты данного исследования показывают связь между лесными пожарами, залежами угля, процессом нитрификации и изобилием нитрифицирующих организмов в бореальных лесах.

Эти данные подтверждаются работой другой группы американских учёных во главе с Уильямом Хольбеном (William Holben  American Society of Agronomy) которая провела исследование последствий лесных пожаров, показав, что содержание нитратов в почве после этого природного бедствия резко увеличивается, причем эффект оказывается долговременным. В работе группы Хольбена показано, что на территориях, недавно пострадавших от пожара, количество азотфиксирующих бактерий заметно возрастает. Правда, «недавно» в данном случае означает срок в 12 лет до проведения опытов. И вообще эти регионы показывают существенно возросшую эффективность азотфиксации. Уголь, оставшийся на поверхности земли, стимулирует один из ключевых шагов этого процесса, превращение аммиака в нитрат.   В исследовании анализировалась почва, полученная с территорий, где за последние 94 года пожар полыхал 2-3 раза. Показано, что видовой набор бактерий в ней существенно менялся и приближался к набору, который обнаруживается в более продуктивных почвах, так что и рост растений здесь происходит намного быстрее.