ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2004, № 6, с. 50-57
УДК 630*434+551.04:634.0.11
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ТРАНСФОРМАЦИЯ СТРУКТУРЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ЛЕСОВ СРЕДНЕЙ СИБИРИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОЖАРОВ*
© 2004 г. В. В. Фуряев1, Ф. И. Плешиков Л. П. Злобина1, Е. А. Фуряев2
1Институт леса им. ВН. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок 2Сибирский государственный технологический университет 660049 Красноярск, просп. Мира, 82 Поступила в редакцию 10.02.2004 г.
Выявлены и проанализированы особенности пирологических режимов южной, средней и северной тайги Средней Сибири. Установлено, что потепление климата в направлении с севера на юг вдоль Енисейского меридиана обусловливает закономерное увеличение частоты пожаров и горимости лесов при одновременном уменьшении средних интервалов между ними. Пирологические режимы в каждой подзоне определяют масштабы пожарной и послепожарной эмиссий углерода, особенности восстановительно-возрастной динамики лесов, структуру и продуктивность сообществ на каждой стадии лесообразовательного процесса. Послепожарная смена хвойных на мелколиственные производные леса в южной, средней и северной тайге и полосе северных редколесий составляет соответственно 20, 12, 13 и 5% лесопокрытой площади. Особенности и масштабы этого процесса определяются огнестойкостью лесообразующих видов, пожароустойчивостью отдельных насаждений и крупных лесных массивов, пирофитностью лесных формаций. Обсуждается вероятная масса ежегодно сгорающей органики и возможная реакция лесообразовательного процесса в условиях смещения лесорастительных подзон, обусловленного потеплением климата.
Подзоны тайги, пирологические режимы, послепожарные сукцессии, стадии восстановительно-возрастной динамики, воздействие пожаров на экотоп, послепожарная смена пород, пожарные эмиссии углерода.
Бореальные леса выполняют исключительно важные экологические функции. Считается, что средообразующие и средостабилизирующие функции этих лесов по своей биосферной и экологической значимости намного весомее их ресурсного потенциала. Однако само существование и нормальное экологическое функционирование бореальных лесов в значительной степени определяется природными и антропогенными пожарами. Их влияние на состояние и динамику экосистем особенно усилилось за несколько последних десятилетий, когда произошло резкое увеличение доли антропогенных пожаров [2]. В настоящее время в бореальных лесах Евразии в экстремальные годы их число достигает 30 тыс., а площадь охватывает до 10 млн. га [23].
Положение усугубляется тем, что значительная часть бореальных лесов расположена на неохраняемых от пожаров территориях, на долю которых в России приходится 45% общей площади гарей и погибших насаждений [13]. Как в процессе самих пожаров, так и в последующие годы
*Работа выполнена при финансовой поддержке Миннауки и технологий РФ ФЦНТП "Глобальные изменения природной среды и климата".
вследствие широкомасштабной смены возрастных поколений и хвойных видов на мелколиственные происходит резкое изменение экологических функций экосистем. В результате нарушаются гидрологические и экологические режимы крупных территорий, изменяются биогеохимические циклы питательных элементов, так или иначе изменяются стабилизирующие функции бореальных лесов. С учетом масштабов ежегодного воздействия пожаров и многолетнего накопления трансформированных ими экосистем изменения экологических функций бореальных лесов в пределах Евразии и Северной Америки приобретают биосферное значение [4]. В связи с этим комплексные углубленные исследования этих изменений и их количественная оценка имеют фундаментальный характер как для познания современных биосферных процессов, так и для их прогноза. Цель настоящей работы заключалась в выявлении и количественной оценке изменений в структуре и экологических функциях лесов в подзонах тайги Средней Сибири на основе материалов, полученных на первом этапе комплексных исследований, проводимых Институтом леса им. В.Н. Сукачева СО РАН на Енисейском меридиане.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Исследования по теме проведены в подзонах южной, средней и северной тайги Средней Сибири. Они являются составной частью комплексных исследований биогеохимических циклов, энерго-и массообмена в зональных экосистемах Енисейского меридионального трансекта. Объектами исследований масштабов воздействия пожаров на лесные экосистемы таежной зоны служат гари текущего десятилетия, а также стадии растительности, сформировавшейся под воздействием пожаров.
Оценка масштабов и особенностей воздействия огня на леса различных подзон основана на анализе структуры лесных земель. Методика исследования предусматривала описание стадий по-слепожарной динамики лесов на пробных площадях и топоэкологических профилях, выявление и расчет частоты пожаров, соотношения лесных формаций и субформаций, определение нарушен-ности лесов пожарами и масштабов послепожар-ной смены пород [28]. В основу исследований положена технология использования тематических карт и дешифрирование разномасштабных аэрокосмических фотоснимков [8-10]. Особое внимание уделено дешифрированию следов воздействия пожаров на лесную растительность, обусловившему современную нарушенность лесов пожарами и послепожарную смену пород. При этом понятие нарушенность характеризует долю территории, на которой вследствие воздействия пожаров за прошедшие 200 лет происходила смена пород и возрастных поколений.
В категорию лесопокрытых площадей с нарушенными лесами включены все площади, занятые восстановительно-возрастными стадиями по-слепожарной динамики за исключением тех, которые в настоящее время представлены коренными и условно-коренными сообществами (пожаров не было 200 и более лет). К категории площадей с послепожарной сменой пород отнесены площади, на которых вследствие воздействия пожаров бывшие коренные темнохвойные и светлохвойные леса сменились на производные сообщества с преобладанием в составе березы или осины. К числу пирогенных производных сообществ отнесена часть светлохвойно-темнохвойных и сосно-во-лиственных лесов (первого пирогенного поколения) на суглинистых почвах междуречий, возникших на месте коренных типов леса. Эта категория лесопокрытой площади представляет собой лишь часть общей площади лесов, нарушенных пожарами. Вместе с тем очевидно, что с лесоводственных и экологических позиций она характеризует наиболее существенные длительно-временные воздействия пожаров на современное состояние лесов. Послепожарная смена пород в различных подзонах тайги и ее лесоводственная
Таблица 1. Пирологические режимы в зоне бореальных лесов Средней Сибири
Показатели климата Подзоны тайги
и пожаров южная средняя северная
Сумма температур выше 5°С 1150 1000 800
Индекс сухости <1.5 <2.0 <2.0
Частота пожаров 20 6 4
Средний интервал между 11 ± 8 50 ± 20 80 ± 25
пожарами, лет
Горимость лесов, % 0.25 0.16 0.13
интерпретация так или иначе рассматривались и ранее.
Отличительной чертой нашего исследования является попытка дать сравнительный анализ масштабов и особенностей послепожарной смены пород на фоне различных климатических условий, свойственных подзонам южной, средней и северной тайги, а также полосе северных редколесий, выделяемой в пределах последней [1]. Логично предположить, что географический аспект анализа создает определенную основу для экстраполяции выявленных закономерностей смены пород в южной и средней тайге на подзону северной тайги и полосу северных редколесий в связи с прогнозируемым потеплением климата.
Изменения в структуре и состоянии лесного покрова представляют исходную базу данных для оценки пожарных и послепожарных эмиссий углерода, закономерностей послепожарного лесо-образовательного процесса на гарях.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Пирологическая характеристика лесорасти-тельных подзон. Понимание того, как различные пирологические режимы связаны с длительными изменениями климата в прошлом и его широтными характеристиками в настоящее время, дает возможности для прогноза направленности сук-цессий при вероятном глобальном изменении климата. Не менее важное значение в этом аспекте имеет обратное влияние гарей и послепожарных сукцессий на горимость лесов, масштабы выноса углерода в атмосферу и глобальное состояние климата.
В широтных подзонах бореальной зоны Средней Сибири в связи с особенностями климата выявлены специфические закономерности в возникновении, интенсивности, частоте пожаров и гори-мости лесов (табл. 1).
Так, в современных климатических условиях южной тайги наблюдаются два максимума возникновения пожаров, приуроченные к ранневе-
сеннему и летнему периодам пожароопасного сезона. Для максимумов характерны низовые беглые пожары весной, увеличение их интенсивности в летний период и возникновение подстилочно-гу-мусовых, подлесно-кустарниковых и верховых пожаров. Средняя многолетняя повторяемость пожаров в наиболее репрезентативных сосняках зеленомошных в этой подзоне составляет 11 лет при частоте пожаров до 20 и горимости лесов 0.25% [22].
В подзоне средней тайги наблюдается один весенне-летний максимум пожаров. Весной преобладают низовые беглые пожары, в летний период их интенсивность увеличивается, но в меньшей степени, чем в этот же период в южной тайге. Тем не менее, в летний период преобладают подсти-лочно-гумусовые пожары, которые часто приводят к полной гибели древостоев и смене пород или возрастных поколений. При частоте пожаров около 6 средний интервал между ними составляет 50 лет. Горимость подзоны равна 0.16% в год [21].
В северной тайге повсеместно распространена многолетняя мерзлота. Для подзоны характерен летний максимум пожаров. Преобладают интенсивные низовые пожары, часто принимающие характер повальных. При мощном слое мхов, лишайников и оторфованной подстилки они приводят к полной гибели древостоев со сменой пород и возрастных поколений. Пожары относительно редки, но распространяются на большие площади, как правило, полностью охватывая водоразделы рек третьего и второго порядка. Средний интервал между пожарами составляет 80 и более лет, но горимость лесов по площади достигает 0.13%, что близко к горимости с
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.