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).