какое дерево имеет способность переживать лесные пожары

Пожаростойкость древесных пород. Пожароустойчивость насаждений

Наиболее пожаростойкими являются пирогенные древесные породы. За время своей жизни они, как правило, неоднократно испытывают негативное воздействие лесных пожаров, но, обладая сильными приспособительными реакциями и защитными механизмами, успешно противостоят этому воздействию. Толстая кора (в комлевой части стволов), глубокая корневая система, высоко поднятая крона, хорошая возобновляемость на гарях делают эти породы наиболее устойчивыми к огню. Помимо этого, пирогенные породы хорошо противостоят стволовым энтомовредителям и гнилям, устойчивы к ветру.

Пожаростойкость хвойных пород снижается в ряду: лиственница – сосна – кедр – пихта – ель. Таким образом, светлохвойные и светолюбивые породы превосходят по устойчивости к огневому воздействию теневыносливые виды. Пожаростойкость древостоя заметно изменяется с возрастом. Так, сосновые молодняки высотой до 2 м погибают от огня полностью. При толщине коры до 1 мм происходит неизбежное отмирание камбия. С увеличением возраста деревьев на стволах нарастает корковый слой и они становятся более устойчивыми к огню. Уменьшение количества погибших деревьев связано не только с увеличением толщины коры, но и с поднятием крон над поверхностью земли. Причиной гибели деревьев при низовых пожарах является нагрев хвои и листвы потоками горячих газов выше летальной температуры (60 о С).

Разработка способов формирования устойчивых к огню насаждений является одним из направлений решения важнейшей проблемы сохранения лесов. В реальной действительности пожароустойчивость насаждений определяется взаимодействием многих факторов (табл. 9).

Таблица 9

Класс пожароустойчивости насаждений в связи с различными факторами

(по Фуряеву и Качаеву, 1999)

Как видно из табл. 9, важное значение для пожароустойчивости имеет наличие, структура и густота подроста и подлеска под пологом древостоев. Высота хвойного подроста и подлеска под пологом обусловливает высоту пламени, увеличивает высоту нагара на стволах взрослых деревьев, степень повреждения огнем камбия, а следовательно, и величину отпада после пожара. Часто высокий и густой хвойный подрост способствует переходу огня низового пожара в кроны деревьев. Кроме того, интенсивность горения возрастает с увеличением захламленности насаждения.

При верховых пожарах повреждаются или уничтожаются кроны деревьев и образуются гари с полностью погибшим древостоем.

Для прогноза отпада в результате низового и почвенного пожаров необходимы данные о среднем диаметре древостоя и высоте нагара на стволах (табл. 10).

Отпад деревьев в 20-75-летних сосновых (над чертой) и еловых

(под чертой) древостоях после низовых пожаров различной интенсивности

Данные табл. 10 свидетельствуют об увеличении послепожарного отпада с уменьшением диаметра деревьев и увеличением высоты нагара на стволах. Кроме того, при одинаковых диаметрах древостоев и высоте нагара более значительно повреждается ель. Так, при средней высоте нагара 2-2,5 м послепожарный отпад в насаждениях со средним диаметром 16-32 см составил у ели 50-96% деревьев, у сосны – 2-66%.

Величину послепожарного отпада по количеству деревьев можно определить по следующим регрессионным уравнениям (Усеня, 2002):

для сосняков Z = 75,8 – 5,4Х + 0,07Х 2 + 18,9Y

для ельников Z = 74,8 – 3,3Х + 0,04Х 2 + 16,8Y,

где Z – послепожарный отпад, %,

Х – средний диаметр древостоя, см,

Y – средняя высота нагара на стволах, м.

При выборочных санитарных рубках необходимо убирать деревья усохшие, а также сильно поврежденные низовыми пожарами. Назначение их в рубку может проводиться на основе учета диаметра ствола и высоты нагара (табл. 11).

Таблица 11

Потеря жизнеспособности деревьев вследствие воздействия огня,

при минимальной высоте нагара на стволах, м

Из таблицы видно, что при одинаковом диаметре ель теряет жизнеспособность при высоте нагара, примерно вдвое меньшей, чем у сосны.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Погорельцы

Возобновление корневой порослью дуба бархатного после пожара на плато Меса Верде.

Лесной пожар – страшное бедствие, способное уничтожить все на своем пути. Но когда пламя отбушевало, на выжженной земле появляется новая жизнь. Кто приходит на смену погибшим в огне и в чем секрет растений, способных противостоять пожарам? А некоторые представители флоры практически не способны размножаться без огня.

Сквозь тьму веков

Последствия лесных пожаров чаще всего рассматриваются со знаком минус. Действительно, беспощадный огонь способен уничтожить многие гектары леса, страдает не только растительность, но и животный мир. Про положительные стороны этого бедствия хорошо известно, пожалуй, только специалистам. И влияние пожаров на жизнь лесных сообществ весьма многообразно.

Исследователи прошлого нашей планеты считают, что огонь сыграл существенную роль в истории развития флоры планеты и в формировании современных границ сообществ растений. Одновременно в процессе приспособления к отрицательному воздействию пожаров шел отбор по свойствам, помогающим противостоять огню или выживать на гарях.

Предполагают, что роль огня была значима еще в каменноугольный период, когда под его воздействие попадали высокоствольные богатые леса. В дальнейшем он существенно корректировал границы травянистых сообществ, особенно в засушливых районах прерий и степей, чему немало способствовал доисторический человек, приручающий посланную небом стихию. В настоящее время пожары все чаще приобретают антропогенный характер, однако и сейчас происходят естественные возгорания в природе, прежде всего от ударов молний, от вулканических извержений, нередки самовозгорания торфяных залежей.

Огонь сыграл существенную роль в истории развития флоры планеты и в формировании современных границ сообществ растений.

Обожженные деревья

Наверняка многие встречали деревья с обгоревшими и расколотыми стволами (последствия от ударов молний) и свидетельства более серьезных возгораний. Огонь как экологический фактор действует непосредственно на растения, повреждая их органы и уничтожая целиком, и косвенно, изменяя среду существования и условия конкуренции различно приспособленных к пирогенным явлениям видов.

Не обойтись без описания отрицательных проявлений непосредственного действия огня на деревья, когда происходит растрескивание коры и ожоги более глубоких слоев ствола, нарушаются процессы движения воды и питательных веществ; смоло- и сокотечение ослабляет растение. В раны, образовавшиеся при ожогах, заселяются споры паразитических и сапрофитных грибов. И те и другие со временем разрушают древесину, угнетая дерево. Ослабленные, они в большей степени подвержены болезням и хуже противостоят нападению насекомых.

В процессе эволюции в результате действия пожара происходит отбор видов, устойчивых к действию огня и связанных с ним явлений.

Антропогенные факторы – совокупность факторов окружающей среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человека за период его существования.

Пирофиты

Часть популяций у перечисленных видов несут шишки, плотно склеенные смолой и не раскрывающиеся до тех пор, пока высокие температуры при пожаре не растопят смолу, после чего семена освобождаются и прорастают. При этом другая часть популяций, обитающих в иных экологических условиях, менее подверженных пожарам и с менее плотной конкуренцией со стороны других видов, формирует обычные шишки, раскрывающиеся сразу после созревания семян. Это яркий пример эволюционного приспособления к выживанию после пожара, когда в нераскрытых шишках семена долгое время остаются защищенными и только после пожара начинают прорастать, не имея конкуренции с другими видами, уничтоженными им. Притом взрослые экземпляры с. утонченной (P. attenuatа) из Калифорнии полностью уничтожаются пожаром, что обеспечивает резкую смену поколений.

К пирофитам также относятся австралийские эвкалипты (Eucalyptus) и банксии (Banksia), плоды которых могут открыться только после действия огня. Средиземноморский ясенец (Dictamnus) получил название неопалимой купины, так как защищен облаком эфирных масел, выделяемых листьями растения.

Из спящих почек

Деревья с более тонкой и менее фактурной корой получают сильные ожоги стволов, подчас несовместимые с жизнью главного побега. У этих растений наблюдается иное приспособительное свойство – активизируются придаточные и спящие почки в основании ствола и на корнях, образуется корневая поросль. Так возобновляются после пожара осиновые и березовые колки, дубравы, одновременно происходит омоложение древостоя. Однако в этом случае растения приобретают кустовую форму роста, что отражается как на его внешнем виде, так и на деловых качествах древесины.

Среди хвойных растений корневая поросль встречается значительно реже, например при пробуждении почек в основании ствола у пихты бальзамической (Abies balsamea) после прохождения низового пожара.

Сукцессиями называются процессы в растительности, состоящие в перестройке фитоценозов и ведущие.
Фитоценоз – растительное сообщество, характеризующееся относительной однородностью видового состава, определяемого преимущественно условиями местообитания, и относительной обособленностью от других сообществ.

Сукцессии

Велико влияние пожара на распространение некоторых типов растительности и сукцессионные изменения в них.
Светолюбивые породы даже выигрывают при очищении нижних веток огнем, в частности во время низового пожара, который к тому же убирает напочвенный покров и полог густо разрастающихся кустарников, препятствующий в первом случае прорастанию семян, а во втором – развитию молодых растений. Получают шанс на развитие исходные породы, в противном случае светолюбивые породы сменяются более теневыносливыми: сосна – елью, кедром, пихтой.

В лесных ценозах в результате пожара регулируется видовой состав не только древесных пород, но и нижних ярусов и напочвенного покрова. На гарях после верхового пожара пышного развития достигают светолюбивые виды трав, обладающие способностью к быстрому расселению, и в целом в результате верхового пожара мощность развития травянистого яруса увеличивается до тех пор, пока не образуется новый древесно-кустарниковый затеняющий их ярус.

Возобновление порослью осины американской после пожара

Представители австралийских пустошей – Ксанторреи – типичные пирофиты

В степях и прериях

Многие исследователи растительного покрова Земли отмечали существенное значение фактора огня для формирования жестколистных кустарниковых и травянистых сообществ (прерий, степей, полупустынь). Некоторые ученые подтверждают пирогенный и потому подвижный характер границ леса и лесостепи, леса и прерий, а также кустарниковых и травянистых сообществ. При частых палах антропогенного характера в составе видов этих ценозов происходят значительные изменения, причем идет отбор на жестколистные плотнокустовые злаки, лучше противостоящие огню. Уменьшается видовое разнообразие трав за счет повышенной конкурентной способности растений бедных и кислых почв.

Считается, что, как правило, кормовые качества луговых и степных ценозов при частых пожарах ухудшаются, что говорит не в пользу практикуемых ежегодно палов.

Влияние на почву

Непосредственное влияние пожар оказывает на почву. После сгорания лесной подстилки в лесах и войлока сухих остатков трав в травянистых сообществах происходит высвобождение минеральных веществ, а гумус сгорает. В первый год после пожара большая часть питательных веществ вымывается в нижние слои почвы, т. е. фактически теряется для фитоценоза, тем более что при верховом типе пожара погибают обладатели глубоких корневых систем – деревья. Это, конечно, обедняет почву и способствует ее закислению, в то же время в первый год возможно развитие азотолюбов, что помогает широкому распространению группы пирогенных видов (мхи, иван-чай, малина).

В дальнейшем пагубное действие на почву может выражаться в эрозионных явлениях – размывании оголенной поверхности почвы дождевыми потоками, что особенно заметно на склонах. Не защищенная подстилкой и напочвенным покровом почва подвержена колебанию как высоких, так и низких температур, что способствует еще большей деградации почвы и угнетению живущих в ней организмов.

Источник

Нет леса без огня. Таежные пожары как природный фактор

Лес горел, горит и будет гореть. В жестокой справедливости этого трюизма пирологов население нашей страны убедилось минувшим летом, когда лесными пожарами были охвачены огромные территории.

Большая часть огромной сибирской территории лежит в зоне вечной мерзлоты. А большая часть зоны вечной мерзлоты занята лесами из лиственницы – одного из самых холодостойких и неприхотливых хвойных деревьев.

Лиственница обычно формирует низкосомкнутые насаждения. Вследствие этого лесные пожары в лиственничниках, за редким исключением, носят низовой характер (когда огонь распространяется понизу и не перебрасывается с кроны на крону). В условиях мерзлоты корневая система деревьев расположена в узком поверхностном слое, покрытом лишайниками и мхом, поэтому его выгорание приводит к повреждению корней и гибели древостоя.

От чего зависит периодичность пожаров в лиственничниках и меняется ли она со временем? От каких факторов зависит вероятность возникновения пожаров? Для поиска ответов на эти и другие вопросы красноярские ученые из Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН снарядили экспедиции в зону доминирования лиственницы (Центрально-Сибирское плоскогорье и Анабарское плато) и на южную ее границу, где произрастают и другие лесообразующие породы (кедр, ель, пихта, сосна, береза, осина). Следы пожаров хорошо прослеживаются на космических снимках, которые использовались для планирования работ.

Согласно принятым методикам исследования, на гарях закладывались пробные площадки, в пределах которых спиливались деревья с так называемыми подсушинами (пожарными отметинами) на стволах. По годичным кольцам между подсушинами определяли датировку пожаров и вычисляли интервалы между ними. Наряду с живыми деревьями исследовались и деревья, погибшие от огня, что позволило удлинить хронологию пожаров.

Оборот огня

Один из вопросов, ответ на который искали ученые, – как менялась частота пожаров за прошедшие два столетия, в течение которых резко возросла антропогенная деятельность?

Оказалось, что в XIX в. межпожарный интервал составлял 101 ± 12 лет, а в XX в. он сократился в полтора раза – до 65 ± 6 лет. В смешанной тайге Енисейского кряжа период между пожарами сократился почти вдвое: с 97 ± 22 до 50 ± 14 лет. Этот феномен отчасти обусловлен антропогенным влиянием, но не следует забывать и о естественных факторах – изменениях климата. «Оборот огня» в XX в. участился на фоне положительного тренда температур. Кросс-корреляционный анализ подтвердил, что региональные аномалии в частоте возникновения пожаров были связаны с соответсвующими аномалиями температур воздуха.

Еще один немаловажный вопрос – как влияют элементы рельефа на возникновение лесных пожаров? Ведь от экспозиции и крутизны склона зависит уровень увлажнения территории. Наветренные склоны получают большее количество осадков, но при значительной крутизне вода стекает вниз, накапливаясь во впадинах.

Согласно полученным данным, на северо-восточных склонах, и особенно на болотах, интервал между пожарами наибольший. А возгорания на склонах с экспозицией на юго-запад происходят чаще всего, поскольку они наиболее прогреваемы солнцем и там высыхание лесных горючих материалов протекает быстрее. С высотой над уровнем моря связан вертикальный климатический градиент, также влияющий на пожароопасность.

В будущем в связи с наблюдаемым и прогнозируемым глобальным потеплением длительность пожароопасного сезона повсеместно увеличится; ожидается и возрастание грозовой активности, являющейся причиной естественного возгорания.

С севера на юг

Зависит ли частота пожаров от широты? Оказывается, с продвижением на север межпожарный интервал возрастает от 80 лет на юге Эвенкии до 200 лет на Анабарском плато, вблизи северной границы лиственничников.

Внутригодовое распределение количества пожаров в южной тайге, как известно, имеет бимодальную (двугорбую) форму: больший максимум приходится на конец весны, а меньший – на начало осени. В северных широтах распределение становится практически одномодальным, с единственным пиком в начале лета. При этом общая длительность пожароопасного сезона в году сокращается почти втрое: с 250 дней в южных лесах страны (60°с.ш.) до 80 дней в северных (72°с.ш.)

На севере нередко не хватает тепла, чтобы за лето просушить лесные горючие материалы, сделать их восприимчивыми к грозовому разряду или непотушенному костру. Да и антропогенное воздействие там меньше: если в средней тайге около 80 % возгораний обусловлены «человеческим фактором», то на севере почти 90 % пожаров инициируются грозовыми разрядами.

Высокую «меткость» молний в криолитозоне обеспечивает перепад электропроводности на границе с мерзлотным слоем, так что энергия разряда высвобождается в узком (менее 30 см) корнеобитаемом слое.

Напротив, повседневная деятельность местного населения, плотность которого в Эвенкии очень мала (0,03 чел./км 2 ), не часто приводит к пожарам, поскольку коренные жители испокон веков знают правила поведения в лесу. Особо можно отметить староверов, культивирующих бережное отношение к тайге.

По ту сторону ущерба

Безусловно, пожары наносят колоссальный ущерб лесному фонду. Однако на свежих гарях улучшаются экологические условия: возрастает глубина сезонного оттаивания, почва обогащается биогенными элементами, улучшаются дренаж и световой режим. И как следствие – на протяжении первых 20—30 лет на гарях у деревьев, переживших пожар, значительно увеличивается прирост.

С течением времени, по мере утолщения лишайниково-мохового покрова, являющегося хорошим теплоизолятором, глубина сезонного оттаивания снижается со средней скоростью 0,5—1,0 см/год. Это приводит к «сжатию» активной корнеобитаемой зоны (до 30 см и менее) и падению годичного прироста. Древостои впадают в «дремоту» в ожидании следующего пожара. А его возникновение провоцируется накоплением лишайниково-моховой «подушки», превращающейся при высыхании в прекрасный горючий материал.

Одно из последствий роста частоты пожаров в лесах криолитозоны – расширение видового разнообразия за счет проникновения «южных» видов древесных растений на территорию доминирования лиственницы.

Механизм этого проникновения таков: гари, вследствие улучшения на них экологических условий, представляют собой «стартовые площадки» для миграции «вечнозеленых хвойных» (ель, кедр, пихта, сосна) в зону, где лиственница преобладает благодаря своей непревзойденной холодостойкости. Уже сейчас на южной границе лиственничников происходит формирование яруса кедра и ели под пологом лиственницы. При сохранении существующих тенденций изменения климата эти виды, вероятно, сами сформируют верхний полог и станут доминирующими.

В растительном сообществе «лиственница–смешанная тайга» пожары провоцируют развитие березняков и осинников, которые быстро осваивают освобожденные территории. На гарях численность подроста березы поначалу может достигать 1 млн стволов на гектар, т. е. до 100 (!) на квадратный метр. Лиственница, в свою очередь, увеличивает сомкнутость древостоев и продвигается в зону тундры.

Для «южных» видов учащение пожаров может повлечь не только позитивные, но и негативные последствия. Обследование обновленной растительности на гарях показало, что с течением лет после пожара численность кедрового подроста всегда возрастает. Это объясняется способностью кедра укореняться в моховом слое, в то время как корешки лиственницы в нем «зависают», не достигая почвы.

Поэтому частые пожары помогут сохранению доминирующего положения лиственницы как пирофитного (т.е. «пожаролюбивого») вида в криолитозоне. Лист­венница хорошо защищена от огня толстой коркой, благодаря чему часть деревьев после пожара обычно выживает. Более того, пожары способствуют успешному возобновлению лиственницы, поскольку ее проростки лучше укореняются при увеличении минерализации почвы.

Как повлияют изменения климата и возрастание частоты пожаров на северные леса? Сохранят ли лиственничники свою роль аккумуляторов углерода?

С одной стороны, глобальное потепление благоприятствует повышению продуктивности северных древостоев и продвижению лиственницы в зону тундры. Благодаря этому поглощение углекислого газа из воздуха увеличится, что приведет к смягчению антропогенного воздействия на биосферу. Однако с потеплением возрастет и частота пожаров, приводящая к эмиссии углекислого газа в атмосферу, что может свести на нет итоговый прирост количества связанного углерода. С потеплением ожидается и возрастание эмиссии парниковых газов из тающего мерзлотного слоя.

Сравнивая эти противоположные тенденции, большинство экологических моделей предсказывают трансформацию лиственничников в территорию эмиссии углерода в атмосферу (IPCC, 2007). Однако это не единственно возможный сценарий, поскольку возрастание глубины сезонного оттаивания и улучшение дренажа может привести к резкому (в разы) повышению годичного прироста лиственничников, что пока в моделях не учитывается.

Поэтому не исключено, что вызванное потеплением возрастание продуктивности лиственничников приведет к усилению роли северных лесов в связывании углерода и, как следствие, к смягчению «парникового эффекта». А для проверки сценариев воздействия огня на таежные леса в меняющемся климате потребуются новые экспедиции в высокие широты.

Воробьев Ю. Л., Акимов В. А., Соколов Ю. И. Лесные пожары на территории России: состояние и проблемы. М.: ДЭКС-ПРЕСС. 2004. 312 с.

Коровин Г. Н., Зукерт Н. В. Влияние климатических изменений на лесные пожары в России // Климатические изменения: взгляд из России / Под ред. В. И. Данилова-Данильяна. М.: ТЕИС. 2003. С. 69—98.

Лесной фонд России. М.: ВНИИЦлес­ресурс. 2004. 633 с.

Леса и лесное хозяйство России // IIASA FOR. Version 1.0. 2007.

Харук В. И., Двинская М. Л., Им С. Т. Лесные пожары в Эвенкии // Природа. 2008. № 8. C. 42—47.

Харук В. И., Им С. Т., Рэнсон К. Дж., Наурзбаев М. М. Временная динамика лиственницы в экотоне лесотундры // Докл. РАН. 2004. № 398(3). С. 404—408.

Mann M. E., Jones P. D. // Geophys. Res. Let. 2003. V. 30. N 15. P. 1820.

Kharuk V., Ranson K., and Dvinskaya M. Wildfires dynamic in the larch dominance zone// Geophys. Res. Let., 2008. V. 35. N 1.

Kharuk V., Ranson K., Dvinskaya M. Evidence of Evergreen Conifer Invasion into Larch Dominated Forests During Recent Decades in Central Siberia // Eurasian Journ. of Forest Res. 2007. N 10(2). P. 163—171.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Проект № 09-05-98008)

В публикации использованы фото В. Харука

Источник