Проблема влияния пожаров на структуру лесных фитоценозов

Леса, представляющие наиболее мощную растительную формацию Земли, играют огромную роль в формировании и поддержании на ней благоприятной экологической обстановки – стабилизируют кислородный баланс в атмосфере, предохраняют водные источники от истощения и загрязнения, регулируют речной сток, препятствуют развитию водной и ветровой эрозии почв. Одновременно сами леса находятся в теснейшей зависимости от ведущих абиотических факторов природной среды, прежде всего климата и почвогрунтов, не только обусловливающих их состав, структуру и продуктивность, но и предопределяющих возможность их возникновения и устойчивого произрастания в том или другом регионе планеты [118, 119].

Пирогенное воздействие на окружающую среду привело к существенному сокращению площади лесов и к резкому ухудшению состояния сохранившихся насаждений, в том числе на больших территориях к их полному или частичному усыханию [118, 119].

Лесные пожары – регулярно повторяющееся природное явление, нарушающее естественное равновесие между отдельными компонентами биогеоценоза, влияющее на тип растительности, динамику растительных ассоциаций, состояние и динамику почвы. Это один из важных экологических факторов, определяющий динамику многих наземных экосистем [21].

Выделяют три типа лесных пожаров: низовые (напочвенные, подстилочно-гумусовые, подлесно-кустарниковые и валежно-пневые), верховые (вершинные, повальные и стволовые) и подземные (торфяные) [113]. Низовые пожары составляют около 80 % всех пожаров. Наиболее высокие температуры при низовых пожарах имеют место на поверхности почвы, где они в зависимости от характера сгораемого материала достигают 300-500 ºC, а при горении сухих древесных остатков поднимаются до 600-900 ºC и более. Значительная температура может возникать при тлении детрита на поверхности почвы: максимальная температура при тлении целлюлозы составляет, как правило, от 600 до 750 ºC. При этом скорость распространения огня при тлении на два порядка ниже, чем при открытом огне [234].

При низовых пожарах частично или полностью выгорают растительность нижних ярусов, подстилка, гумус; повреждаются корневые системы и стволы деревьев. Наличие подстилки может служить преградой для переноса тепла в почву – при беглом огне влажная подстилка является своеобразным тепловым фильтром. Изоляционный эффект возрастает в мокрых условиях, поскольку температура почвы не поднимается выше 100 ºC, пока вода не испарится [215].

В то же время, наличие подстилки может вести к тлеющему горению, которое, хотя и приводит к более низким температурам, чем открытое пламя, но гораздо дольше передает тепло почве (в течение нескольких часов или дней после прекращения огня). Из-за этого продолжительное тление может привести к более высоким температурам на больших глубинах почвы, по сравнению с открытым огнем [21].

Корни растений весьма чувствительны к теплу: критическая температура для большинства видов составляет около 50 ºC [225]. Частой причиной гибели древесных растений при низовом пожаре является некроз тканей (в том числе почек), который является следствием высокой температуры воздуха; критической обычно считают температуру 60 ºC [21, 208, 225].

Хорошо известна роль пожаров в формировании открытых пространств, их роль для поддержания популяций Quercus, Pinus, Corylus. Как в Европе, так и в Северной Америке распространение сосново-дубовых лесов в значительной степени обязано собой огню; периоды широкого распространения таких лесов совпадают с увеличением обилия углей в озерных отложениях [21].

Структура фитоценоза – это разделение видов, его формирующих, на чётко выделяемые в пространстве горизонтальные и вертикальные единицы (1. С. 174-175; 2. С. 503). На разных сукцессионных стадиях могут образовываться структуры из растений одной или разных экобиоморф, ориентированных на сходные ресурсы и условия, и находящихся в конкурентных взаимоотношениях. Вертикальная структура сформирована преимущественно в результате конкуренции за солнечный свет и, в меньшей степени, – за влагу. Горизонтальная структура определяется микро условиями абиотического и биотического генезисов [3. С. 75, 76, 80].

Фитоценозы экотона отличаются особым биоразнообразием, создающим запас прочности при появлении и усилении внешних разрушительных факторов [4. С. 36]. Этот запас обеспечивается высокой степенью заполнения ниш видами, имеющими различные адаптивные реакции, которые обеспечивают сложную динамику при деградации или восстановлении фитоценоза.

Пирогенный фактор в различных своих проявлениях по-разному влияет на структуру фитоценоза. Одним из важнейших параметров величины пирогенного фактора является степень поражающего воздействия. Степень поражающего воздействия пирогенного фактора – это трансформация биоценоза, измеряемая в смене видового состава или в соотношении обилия видов [9. С. 79]. Влияние пирогенного фактора на структуру фитоценозов может осуществляться в самых разных вариантах. Оно зависит от допирогенного состояния фитоценоза, сочетания различных природных факторов и величины пирогенного воздействия.