Сезонность дождей определяет границы экосистем

Когда ты смотришь на карту Бразилии, может показаться странным, что две совершенно разные природные зоны лежат бок о бок на одной широте. С севера раскинулась гигантская сельва Амазонки с сомкнутым пологом крон, а прямо к югу и юго-востоку от нее начинается Серрадо — бразильская лесосаванна с искривленными деревьями и ковром из жестких трав. Главный климатический водораздел между ними заключается в ритме выпадения осадков.

В Амазонии влажный воздух Атлантики переносится пассатами глубоко на запад, упирается в Анды и выпадает колоссальными ливнями. Здесь выпадает от 2200 до 3500 миллиметров влаги в год. Сухого сезона в классическом понимании в экваториальной части нет вовсе, либо длится он меньше шестидесяти дней. Даже в наименее дождливые месяцы земля просто не успевает высохнуть, поэтому вечнозеленые деревья беспрепятственно испаряют тонны воды.

Над Бразильским плоскогорьем, где расположен Серрадо, работает другой режим, связанный с Южноамериканской муссонной системой. Общий годовой объем осадков здесь достаточно внушительный, около 1200–1800 миллиметров в год. Этого объема вполне хватило бы для роста смешанного леса в умеренных широтах. Однако в тропиках вся эта влага обрушивается на землю строго с октября по апрель, после чего наступает период полной засухи с мая по сентябрь. В эти пять месяцев дождей практически нет, относительная влажность воздуха падает до пятнадцати процентов, а солнце иссушает верхние слои грунта.

Древние почвы плоскогорья и скрытая грунтовая вода

Второй ключевой фактор кроется в геологическом фундаменте. Амазонская низменность сложена сравнительно молодыми речными наносами, где грунтовые воды стоят близко к поверхности, подпитывая корневые системы деревьев. Серрадо занимает древнейший кристаллический щит планеты, выветривавшийся сотни миллионов лет.

Почвы Серрадо, известные в почвоведении как оксисоли или латосоли, крайне бедны минералами. Дожди за миллионы лет вымыли из них кальций, калий, магний и фосфор, оставив высокую концентрацию соединений железа и алюминия. Алюминий токсичен для большинства лесных растений: он буквально блокирует развитие тонких корневых волосков, которыми деревья поглощают воду. Амазонские породы просто погибают при попытке укорениться в такой агрессивной химической среде.

Кроме того, из-за пористой структуры этих почв влага в сухой сезон мгновенно просачивается вниз. Грунтовые воды на плато уходят на глубину десять, пятнадцать или даже двадцать метров. Травянистые растения пересыхают, а деревьям приходится тратить колоссальные ресурсы на то, чтобы дотянуться корнями до влагоносных горизонтов.

Природные пожары как фактор отбора видов

В сухой сезон Серрадо регулярно горит от сухих гроз. Огонь уничтожает любую молодую поросль, которая не приспособлена к экстремальным температурам. Сеянцы амазонских деревьев имеют тонкую кору и сочные листья, поэтому в огне саванны они выгорают за считанные минуты.

Флора Серрадо вырабатывала защиту от огня на протяжении миллионов лет. У здешних деревьев сформировались специальные приспособления:

  • Толстая опробковевшая кора, напоминающая пористую резину, которая изолирует живые ткани ствола от жара низового пожара.
  • Ксилоподии — крупные подземные одревесневшие органы, накапливающие воду и крахмал, позволяющие растению возродиться после полного выгорания кроны.
  • Спящие почки, глубоко утопленные в ткани ветвей или находящиеся под защитой плотных чешуек.
  • Жесткие восковые листья, удерживающие драгоценную воду и плохо поддающиеся возгоранию.

Огонь работает как природный фильтр. Он не дает лесу захватить саванну, сжигая амазонский подрост на внешнем периметре, но при этом очищает саванну от сухостоя и стимулирует прорастание семян местных трав.

Пограничная полоса между сельвой и саванной

Четкой линии между Амазонией и Серрадо на местности нет. На стыке штатов Мату-Гросу, Токантинс и Пара тянется широкая переходная зона — экотон. В ней участки открытой саванны чередуются с так называемыми сезонными сухими лесами и галерейными зарослями вдоль русел рек.

Вдоль многочисленных притоков рек Токантинс и Шингу амазонская растительность проникает глубоко внутрь саванны. По берегам рек вода доступна постоянно, микроклимат остается влажным, поэтому там растут высокие влаголюбивые деревья, окруженные с обеих сторон сухими холмами Серрадо. Если же подняться на плато всего на пятьдесят метров выше уровня поймы, песчаные кислые почвы моментально сменяют характер растительности на низкорослые криволесья.

Частые вопросы

Почему саванна не превращается в лес за полгода сильных дождей?

Влаголюбивым деревьям тропического леса для выживания требуется постоянный приток воды круглый год. За сезон дождей саванна накапливает массу трав и листвы, но пятимесячная сухая пауза высушивает верхние горизонты почв и убивает любые молодые побеги деревьев без глубоких стержневых корней.

Чем Серрадо отличается от привычной африканской саванны?

Серрадо заметно гуще и разнообразнее по составу флоры. В Африке саванна часто представляет собой плоскую равнину с травой и редкими акациями под давлением сотен тысяч копытных. В Серрадо плотность искривленных деревьев и кустарников намного выше, а крупных травоядных стад здесь исторически не сформировалось.

Как деятельность человека влияет на границу между лесом и саванной?

Человек активно разрушает эту границу сельскохозяйственным освоением. Фермеры вносят в кислые почвы Серрадо миллионы тонн извести и фосфатов, превращая саванну в поля сои и кукурузы. С другой стороны, вырубки и искусственные пожары на юге Амазонии иссушают местный микроклимат, заставляя влажный дождевой лес деградировать и уступать место саванноподобным ландшафтам.

Что произойдет с границей биомов при изменении климата?

Климатические модели показывают риск так называемой саваннизации юго-восточной Амазонии. Если глобальное потепление удлинит сухой сезон в бассейне реки всего на несколько недель, амазонские деревья начнут массово гибнуть от нехватки влаги, а Серрадо продвинется дальше на север.