Способность городских деревьев и почв поддерживать важнейшие экосистемные услуги

Городские деревья сталкиваются с более сложными условиями, чем их сельские собратья, которые могут жить более 100 лет, опираясь на ресурсы обширной лесной сети. Городская среда с эффектом теплового острова и вариациями в уровне питательных веществ делает деревья более уязвимыми, что приводит к замедленному росту и ранней гибели.

Союзником дерева является почва, которая обеспечивает якорь для корней, питательные вещества и сообщество почвенных микробов (SMC). Взамен деревья формируют и поддерживают это микробное сообщество.

В исследовании, опубликованном в Scientific Reports, ученые из Университета Делавэра (Тары Трамелл и Карл Розье) изучили влияние урбанизации на SMC, связанное с конкретными видами деревьев — американским буком и желтым тополем.

Методология и ключевой вывод

Используя высокопроизводительное секвенирование нового поколения, ученые охарактеризовали сотни видов бактерий в почве. Они также проанализировали содержание углерода, азота, металлов и pH. Результаты показали, что давление урбанизации изменяет специфические характеристики почвы, перекрывая способность дерева поддерживать уникальное SMC.

• В сельских лесах микробные сообщества под разными видами деревьев различаются.
• В городских условиях SMC под буком и тополем становятся схожими. Это не потеря биоразнообразия, а увеличение доли общих организмов из-за давления городской среды.

Значение дерева для почвы и микробов

Деревья, извлекая углерод из воздуха и передавая его через корни и опад, обогащают почву органическими веществами. Здоровое SMC, в свою очередь, обеспечивает ключевые экосистемные услуги: разложение органики, формирование структуры почвы и круговорот питательных веществ. Микробы необходимы для секвестрации углерода.

Устойчивость почвы и точка невозврата

Химический состав почвы в городских и сельских лесах оказался схожим, демонстрируя высокую устойчивость (робастность) почв. Они могут выдерживать значительное антропогенное воздействие, прежде чем потеряют органическое вещество и способность поддерживать жизнь.

Однако существует критическая точка невозврата, после которой восстановить здоровье почвы крайне сложно. Как отметил Карл Розье: «Способность почв выполнять экосистемные услуги критически важна для выживания человечества на нашей планете».

Это исследование поможет планировщикам и экологам создавать более устойчивые городские леса, определяя необходимый масштаб для положительного воздействия на экосистемные услуги.