Мерзлотное лесоводство: лесные пожары и их влияние на природу леса — Влияние интенсивности горения и групп типов леса на успешность возобновления

Влияние интенсивности горения и групп типов леса на успешность возобновления

В целом успешность послепожарного возобновления в южном мерзлотном поясе зависит от силы пожара и неодинакова в различных группах типов леса. Результаты математического анализа (табл.7.5), подтверждая правомерность сделанных выводов, в то же время указывают, что значимое влияние на послепожарное

возобновление могут оказывать и неучтенные факторы (среднее количество продуцируемых семян на дереве, неодинаковое даже в равные по урожайности годы, площадь гари и др.).

В среднем мерзлотном поясе характер воздействия лесных пожаров на естественное возобновление и восстановление других подчиненных ярусов в насаждениях сфагновой, зеленомошной и лишайниковой групп остается примерно тем же. В кустарничково-моховой группе типов леса наибольшее количество подроста отмечается после пожаров средней силы. Возрастание силы пожаров, приводящее почти к полной минерализации почвы, не вызывает увеличения количества послепожарного подроста, как это наблюдается в южном поясе. Причиной такого различия является более близкий к дневной поверхности уровень залегания мерзлоты, способствующий временному заболачиванию почвы после сильных пожаров, и малое количество источников обсеменения.

Таблица 7.5

Влияние интенсивности горения и групп типов леса на успешность возобновления

Факторы	Корреля-ционное отношение	Характер связи	Коэффици-ент детер- минации	Доля влияния фактора, %	Достоверность различия по Фишеру
сила пожара	0,68	сильная	0,46	46	P05 = 5,6 Pф = 17,3
группа типов леса	0,47	средняя	0,22	22	P05 = 4,7 Pф = 17,8

Как в южном, так и в среднем поясах на успешность возобновления, кроме интенсивности пожара и типа леса, оказывают влияние общая площадь гари и вид лиственницы, формирующей древостой.

Так, в зеленомошных и кустарничково-моховых группах типов леса крупные гари в древостоях из лиственницы сибирской возобновляются неудовлетворительно, так как почвенный запас семян уничтожается пожарами, а налет их от стен леса затруднен из-за значительного удаления последних.

В насаждениях лиственницы Гмелина, вследствие сохранения части всхожих семян в шишках в течение нескольких лет, что определяется биологическими особенностями вида, послепожарное возобновление и на крупных гарях протекает преимущественно удовлетворительно.

В северном поясе влияние пожаров на возобновление качественно отличается от наблюдающегося в более южных районах мерзлотной зоны. Здесь при увеличении силы пожара, способствующей более полному выгоранию подчиненных ярусов растительности, естественное возобновление во всех группах типов леса, кроме зеленомошной, как правило, ухудшается. Это объясняется тем, что в условиях близко расположенного к дневной поверхности мерзлого горизонта, особенно в сырых и мокрых условиях произрастания, сгорание теплоизоляционного слоя напочвенного покрова и подстилки, сопровождающееся усилением прогрева почвы, таянием льда, заключенного в ней и прекращением потребления влаги отмершим древостоем, вызывает заболачивание. Это не редко приводит к гибели появившегося самосева и подроста, который сохраняется лишь в более сухих местах, приуроченных к повышенным элементам микрорельефа.

Гораздо большее, чем в других мерзлотных поясах, влияние оказывает и характер урожая семян в год пожара. Совпадение огневого воздействия на древостой с урожайным годом повышает вероятность успешного естественного возобновления гари, а отсутствие урожая не редко исключает возможность облесения.

Отрицательное влияние на появление послепожарного самосева и подроста оказывает порой и контакт пламени сильных пожаров с генеративной сферой деревьев, обеспечивающих обсеменение гари.

Что касается других подчиненных ярусов фитоценозов, то в составе подлеска после пожара преобладают ерники, в травяном ярусе кустарничково-моховых и сфагновых типов леса начинает занимать главенствующее положение пушица, содействующая, в случае неудовлетворительного возобновления на гари, образованию кочкарников, а в моховом покрове после пожаров превалирует в начале маршанция, а затем сфагнумы и зеленые мхи.

Выявлено также, что период пожароопасного сезона, в течение который участок претерпел воздействие огня, не оказывает заметного влияния на характер послепожарного восстановления лесной растительности.

Можно сделать вывод, что успешность лесовозобновления на гарях и пожарищах в мерзлотной зоне зависит от целого ряда вышеуказанных факторов и в значительной степени определяется глубиной залегания мерзлого горизонта, неодинаковой в различных мерзлотных поясах.

Влияние огня на один из важнейших компонентов леса — почву, чрезвычайно сложно, неоднозначно и зависит от множества факторов: широты местности, положения на рельефе, характеристик пожара, особенностей растительности и почвы (Мелехов, 1948; 1983; Нестеров, 1954; Бузыкин, 1975; и др.).

В условиях многолетней мерзлоты грунтов влияние пожаров на почву еще более усложняется (Поздняков, 1961а; Щербаков и др., 1979; Тарабукина, Саввинов, 1990).

Наиболее очевидными отличительными особенностями мерзлотных почв, как до пожаров так и после них, являются: более резкое изменение температуры корнеобитаемого слоя, возрастание влажности вблизи водоупорного горизонта мерзлых пород, а также более быстро протекающий процесс восстановления кислотности почвы после пожаров во влажных и сырых типах леса.

В южном поясе в древостоях зеленомошной, кустарничково-моховой и лишайниковой групп типов леса, пожары средней силы и сильные приводят к заметному увеличению глубины оттаивания почвы, снижению ее кислотности, повышению влажности и температуры. Следует отметить, что послепожарное увеличение глубины оттаивания почвы, по отношению к этому показателю без огневого воздействия, в меньшей мере происходит в древостоях сухих условий произрастания.

Слабые пожары незначительно увеличивают мощность деятельного слоя почвы, причем уже на третий-четвертый год после пожара глубина сезонного оттаивания почвы на гари и несгоревшем участке выравнивается. Заметного изменения влажности почвы и температуры в этом случае не зарегистрировано. Незначительны и относительно кратковременны изменения в химизме почвы.

В среднем поясе слабые пожары также не вызывают заметного долговременного увеличения оттаивания почвы и изменения других физико-химических характеристик. Средние же и сильные пожары являются причиной значительного увеличения активного слоя почвы, особенно во влажных и сырых условиях произрастания. Повышение влажности почв после пожаров, характерное для всех типов леса, более длительное время прослеживается в древостоях кустарничково-моховой группы. Увеличение температуры почв после средних по силе пожаров, исчезающее через 2-3 года в сухих типах леса, более длительный период наблюдается во влажных условиях произрастания. Под влиянием пожаров повышается количество обменных оснований, при одновременном уменьшении содержания гумуса и азота (табл. 7.6). Изменения в химизме почв менее ощутимы в лишайниковой группе типов леса.

В северном поясе пожары в лиственничниках лишайниковых вызывают некоторое увеличение глубины оттаивания почвы. Невелико влияние слабых по силе пожаров на изменение влажности, температуры и химические свойства почвы. Пожары большей силы, увеличивая глубину оттаивания, вызывают заметное повышение влажности почвы, что во влажных и сырых типах леса часто приводит к заболачиванию (табл.7.7).

Изменения в химизме почвы после пожаров средней силы сохраняют ту же направленность, что и в более южных районах. Количественные изменения химических характеристик более продолжительны во влажных и сырых условиях произрастания. Кислотность почвы во всех типах леса быстрее сравнивается с контролем в верхнем, деятельном горизонте почвы.

Таким образом, влияние пожаров слабой силы на изменение почвенных условий незначительно как по величине, так и во времени.

Средние по силе пожары, как правило, ощутимо изменяют свойства почвы на период до семи лет, что естественно, может повлиять на продуктивность древостоев, и если в южном поясе эти изменения преимущественно положительны, то в среднем и северном поясах, особенно в насаждениях сырых типов леса, они чаще носят отрицательный характер.

Влияние сильных пожаров на изменение почвенных условий в основном отрицательно, причем в северном поясе в древостоях кустарничково-моховой и сфагновой групп, негативное воздействие таких пожаров еще более возрастает, если почва не обсеменяется в ближайшее после пожара время.

Таблица 7.6

Состояние почвы после пожара в лиственничнике

голубично-моховом

Номер участка Сила пожара	Глубина, см	рН	Гумус, %	Азот, %	Сумма обменных основа-ний, мг. Экв. /100г
Через 1 год после пожара
1 участок не пройден пожаром	0 — 5 5 — 10 10 — 20	5,9 6,1 6,4	3,95 2,92 1,67	0,35 0,19 0,04	25,03 21,19 22,04
2 средняя	0 — 5 5 — 10 10 — 20	7,0 6,9 6,7	1,93 2,12 1,61	0,17 0,09 0,01	29,31 22,85 23,29
Через 4 года после пожара
1 участок не пройден пожаром	0 — 5 5 — 10 10 — 20	5,9 6,0 6,2	3,84 3,05 1,62	0,36 0,18 0,04	24,94 21,07 21,96
2 средняя	0 — 5 5 — 10 10 — 20	6,2 6,6 6,8	2,87 2,56 1,58	0,32 0,14 0,05	29,54 23,02 22,80

Таблица 7.7

Влажность почвы после пожара средней силы в лиственничнике бруснично-голубично-моховом

Глубина взятия	Влажность почвы, % от веса в абсолютно сухом состоянии
образца,	послепожарный период, лет
см	4		5
	Июль	сентябрь	июль	сентябрь
0 — 10 10 — 30 30 — 50 50 — 70	22± 0,32 26 ± 0,28 - -	22 ± 0,27 24 ± 0,25 26 ± 0,15 29 ± 0,18	21 ± 0,31 25 ± 0,32 - -	23 ± 0,26 25 ± 0,20 26 ± 0,17 29 ± 0,18
контроль
0 — 10 10 — 30 30 — 50	19 ± 0,34 21 ± 0,29 -	18 ± 0,29 19 ± 0,21 21 ± 0,24	20 ± 0,30 23 ± 0,31 -	19 ± 0,27 21 ± 0,19 22 ± 0,22

Влияние пожаров на животный мир можно разделить на непосредственное и косвенное. Как непосредственное влияние пожара, рассматривается его воздействие на самих представителей лесной фауны во время прохождения огня по территории, занятой ими.

Вполне очевидно, что пожары, особенно сильные, губительны для живых организмов. Однако в непосредственный контакт с высокой температурой и дымом большинство животных и птиц вступают или в состоянии беспомощности (детеныши, больные особи) или же при массовых вспышках пожаров, когда одновременно горят большие площади лесов и животные оказываются окруженными огнем.

Косвенное и наиболее значимое влияние лесных пожаров проявляется через их воздействие на условия местообитания (уничтожение гнезд, укрытий, кормовой базы) представителей животного мира.

Наибольший урон, особенно в первые послепожарные годы, приносят высокоинтенсивные пожары, уничтожающие большее количество органики, служащей пищей многим представителям фауны. В дальнейшем последствия таких пожаров могут по-разному влиять на развитие популяций многих видов фауны. Более детальное рассмотрение этого вопроса является самостоятельной задачей, требующей специального исследования.

Так как лес выступает в роли стабилизатора экологического равновесия, особенно в экстремальных условиях произрастания, то вполне очевидно, что в наибольшей степени он будет отвечать этому назначению тогда, когда все его компоненты находятся в оптимальном взаимодействии между собой, как в любом здоровом организме. Последнее же возможно лишь в случае, когда этот организм, то есть лесной биогеоценоз, развивается в наиболее благоприятных для него (или присущих ему) условиях среды. Естественно, что наиболее устойчивое подвижное равновесие всех составляющих компонентов будет в коренном типе леса, в наибольшей степени отвечающем конкретным лесорастительным условиям.

В соответствии с этим и влияние пожаров на фауну нужно рассматривать как положительное, если они способствуют послепожарному формированию коренного типа леса. Когда этого не происходит, пожары следует оценивать как вредное явление и для леса и для населяющих его представителей фауны.

В целом влияние слабого огня на лесную фауну так же, как и на почву, менее ощутимо, чем воздействие сильных и средних по силе низовых пожаров.

Краткая интегральная оценка экологических последствий пожаров в мерзлотной зоне такова: сильные пожары губительны для леса во всех поясах распространения многолетней мерзлоты. Воздействие огня высокой интенсивности вызывает массовый отпад в древостое, ухудшает состав атмосферного воздуха, затрудняет возможность возобновления, так как крупные гари, образующиеся после таких пожаров, характеризуются малым количеством остающихся в живых деревьев, которые могли бы обеспечивать обсеменение выгоревшей площади. Такие пожары вызывают сильные изменения физико-химических характеристик мерзлотных почв, которые могут быть как положительными, так и отрицательными. Однако даже в случае положительного влияния на лесорастительные свойства почвы, такие пожары будут являться вредными для леса в целом, так как часто приводят к гибели насаждений.

Сильные пожары, распространяющиеся на большие площади, отрицательно влияют на представителей лесной фауны, многие животные гибнут в дыму пожаров, которые уничтожают значительные площади ягельников, служащих кормовой базой для оленей. На гарях в больших количествах поселяются стволовые вредители. Такие пожары, нередко уничтожающие древостои в период их вступления в возраст спелости, причиняют наибольший вред окружающей среде, так как устраняют лес в то время, когда его защитные свойства проявляются в наибольшей степени.

Слабые, а иногда и средние по силе пожары в некоторых регионах могут оказывать положительное влияние на отдельные компоненты лесных биогеоценозов, не ухудшая при этом состояние других элементов леса. К таковым относятся слабые по силе пожары, возникающие в осенний период в древостоях зеленомошной и кустарничково-моховой групп типов леса, произрастающих в южном мерзлотном поясе и в зеленомошной группе типов леса в среднем поясе. В этих условиях они не наносят вреда древостою и могут увеличивать прирост деревьев по диаметру, стимулируют появление лиственничного подроста под пологом леса, не оказывают заметного пагубного влияния на фауну.

В тех же мерзлотных поясах и типах леса полезными будут средние по силе пожары, возникающие в перестойных насаждениях и стимулирующие появление под пологом таких древостоев подроста, способного заменить в ближайшей перспективе материнское насаждение. В этих условиях, появившийся после пожара подрост находится под защитой постепенно отмирающего древостоя, сдерживающего обильное разрастание трав и кустарников и возможное развитие мерзлотных процессов. В результате площадь все время остается занятой древесной растительностью, поддерживающей столь важное в условиях криолитозоны, подвижное экологическое равновесие.

Сформировавшийся из послепожарного подроста древостой обычно бывает наиболее продуктивным, по сравнению с древостоем, образовавшийся из предварительного возобновления без огневого воздействия.

Полезными являются и пожары в северном поясе, повторно возникающие на не возобновившихся гарях в годы с хорошими урожаями семян лиственницы. Это, как правило, вызывает появление на гарях всходов лиственницы из семян хорошего качества, налетевших на площади с благоприятными условиями для их произрастания и развития молодого поколения леса.

За исключением указанных выше условий, лесные пожары, возникающие во всех мерзлотных поясах, в той или иной мере вредны для насаждений всех возрастов и типов леса. Следовательно, лесной пожар в условиях многолетней мерзлоты, как и в более южных ландшафтах таежной зоны, является стихийным бедствием, с которым необходимо бороться доступными средствами.