ЭХО-ЭФФЕКТЫ В ЭКОСИСТЕМАХ: НАБЛЮДЕНИЯ И МОДЕЛИ
Бузыкин А. И., Дашковская И. С., Пшеничникова Л. С., Суховольский В. Г.
Институт леса им.В.Н.Сукачева СО РАН, 660036 Красноярск, Академгородок,
Явление эхо-эффекта, первоначально
введенное для физических систем, характерно для любых неравновесных
систем, реагирующих на однократное внешнее воздействие многократной
четко разделенной во времени реакцией. Настоящая работа посвящена
рассмотрению ряда эхо-эффектов, возможных в лесных экосистемах.
1. "Эхо"
после одноразового внесения удобрений. Авторами наблюдался "эхо-эффект"
воздействия удобрений, выражающийся в том, что через некоторое
время после однократного внесения удобрений будет иметь место
повышенный прирост, а затем повышенный опад листьев (хвои) деревьев.
Опад, трансформируемый в подстилке, выступает затем в роли дополнительного
удобрения. И помимо прямого действия удобрений, выраженного в
увеличении прироста фитомассы через 2-3 года после внесения удобрений,
имеет место "эхо-эффект": вторичное повышение прироста
фитомассы дерева через 7-8 лет после внесения удобрений. 2. "Эхо"
после вспышки массового размножения насекомых. Массовое размножение
лесных насекомых приводит к повреждению и опаду части листвы (хвои),
выделению насекомыми в процессе своего развития большого количества
кала и в конце фазы максимума вспышки. Опад и кал выступают в
роли удобрений, что будет приводить к эффекту, аналогичному эффекту
внесения удобрений, в случае, если развитие вспышки массового
размножения происходило достаточно быстро. 3 "Эхо" после
разового загрязнения поллютантами (в частности, тяжелыми металлами).
После залпового загрязнения поллютантами (например, тяжелыми металлами)
растительного ценоза тяжелые металлы попадают в растения, и, в
частности, в листовой аппарат, что приводит к уменьшению интенсивности
фотосинтеза и уменьшению прироста фитомассы. Опад листьев с аккумулировашимися
в них тяжелыми металлами приводит к уменьшению концентрации этих
металлов в растениях и восстановлению их продуктивности. Тяжелые
металлы, попадая вместе с опавшими листьями в подстилку, через
два-три года вновь оказываются в свободном состоянии в почве и
повторно поглощаются корнями растений, что приводит к повторному
уменьшению фотосинтеза и прироста фитомассы. Таким образом, возникает
эхо-эффект, потенциально способный повторяться через определенное
число лет, зависящее от времени жизни листьев и сроков трансформации
опада. 4. "Эхо" после благоприятной погоды в течение
вегетационного сезона. Механизм эхо-эффекта прироста фитомассы
деревьев после благоприятной погоды в течение одного-двух вегетационных
сезонов принципиально такой же, как и при воздействии удобрений.
Представляется, что эхо-эффекты достаточно часто встречается в
процессе неравновесной реакции экосистем на внешние воздействия,
особенно если эти воздействия кратковременны, реакция экосистемы
наблюдается в течение длительного времени, а характерное время
изменения состояния экосистемы существенно больше времени воздействия.
В работе рассмотрена линейная математическая модель эхо-эффекта.
Работа поддержана
РФФИ (грант 98-04-48502) и Красноярским краевым фондом науки (грант
7F0110).