Использование огня для восстановления фрагментированного ландшафта прерий

Хотя огонь может убивать некоторые растения, многим растениям для выживания и цветения необходимы пожары. Целые экосистемы, такие как высокотравная прерия, зависят от пожаров, которые исторически выжигали тысячи акров лугов в Северной Америке каждый год.

Сегодня огонь — важный инструмент управления прериями и сохранения разнообразия местных растений. На крупных охраняемых территориях известно, что огонь уменьшает тень, влияет на почву и улучшает производство семян. Но как насчет небольших фрагментов прерий, разбросанных по Среднему Западу?

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, изучает, как пожары влияют на опыление в изолированных остатках прерий, которые критически важны для растений и опылителей.

Ученые из Университета Миннесоты и Института охраны растений и научных действий Негауни при Чикагском ботаническом саду исследовали, как пожары стимулируют цветение и опыление, и насколько влияние огня зависит от размера популяции.

В ходе шестилетнего исследования Echinacea angustifolia (узколистной пурпурной эхинацеи) ученые отслеживали 6 357 особей в 35 популяциях на западе Миннесоты, размер которых варьировался от 3 до почти 4 000 взрослых растений. До и после 22 экспериментальных поджогов исследователи измеряли усилия по цветению и его результаты, чтобы понять, как огонь влияет на разные стадии размножения растений в больших и малых популяциях.

Исследователи обнаружили, что:

• Полезное влияние огня на размножение растений в североамериканских прериях зависит от размера популяции растения.
• Летнее цветение усиливается после весенних пожаров независимо от размера прерии. Напротив, опыление и урожай семян больше всего увеличились в малых популяциях (30–100 особей).
• Крупные популяции получили существенный прирост в производстве семян после пожаров, но самая маленькая популяция не получила никакой пользы.

«Производство семян зависит как от репродуктивных усилий, так и от опыления, — сказала Эми Вааненен, научный сотрудник Университета Миннесоты и соавтор исследования. — Пчелы с наибольшей вероятностью переносят пыльцу между растениями, которые находятся рядом и цветут одновременно. В малых популяциях, даже после пожара, когда с большей вероятностью цветет больше особей, потенциальные партнеры все еще могут быть немногочисленны и далеки друг от друга».

Узколистная пурпурная эхинацея родом из высокотравных прерий между рекой Миссисипи и Скалистыми горами, от Техаса до Канады. Исследователи используют это растение как модельный организм для изучения многолетних растений в луговых экосистемах. Родственные виды (такие как Echinacea purpurea и декоративные сорта) часто выращивают в садах и используют в традиционной медицине.

«Менеджеры земель решают, какие прерии жечь и как часто это делать. Наши выводы помогают направлять эти решения. В частности, мы узнали, что предписанные выжигания действительно помогают малым популяциям, — сказала Вааненен. — Важно действовать быстро, чтобы сохранить виды. Если популяция становится слишком маленькой, огонь, вероятно, не сможет ее восстановить».