Ученые обобщили результаты многолетних исследований таежных пожаров
6 октября 2022 г. Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
Ежегодно в России фиксируются тысячи лесных пожаров, площадь которых составляет несколько миллионов гектар. Учёные считают, что глобальное изменение климата вероятнее всего приведет к увеличению продолжительности пожароопасного сезона, количеству и силе пожаров в бореальных лесах. Это может повлечь за собой катастрофические экологические последствия: исчезновение части экосистем, остепнение или опустынивание лесных земель. В связи с этим необходимо детально изучать воздействия пожаров на экосистемы, а также создавать системы прогноза устойчивости лесов в условиях высокой горимости и изменения климата.
Коллектив красноярских ученых, в состав которого вошли специалисты ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», совместно с коллегами из лесных служб США и Канады, провел серию экспериментов по моделированию поведения пожаров и 14-летний мониторинг их воздействия на сосновые и лиственничные леса Нижнего Приангарья. Кроме того, были обобщены результаты 30-летних исследований пожаров в светлохвойных лесах юга Сибири. Результаты масштабных исследований стали материалом для двух книг, опубликованных в издательстве «Наука». В монографиях представлены новые данные о поведении пожаров в лесах Сибири и их последующем влиянии на территории, а также предложена методика прогноза состояния насаждений после воздействия пожаров. О проделанной работе рассказала ведущий научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН кандидат биологических наук Елена Кукавская.
С чего начинается пламя
В последние десятилетия в ряде регионов России отмечено увеличение продолжительности пожароопасного сезона и частоты возникновения пожаров. Чтобы в лесу начался пожар, необходимо наличие сухих материалов – чему гореть, сухой жаркой погоды – как долго и как интенсивно гореть, и источника огня. При этом возможность возникновения, распространения и силы огня в каждом лесу индивидуальна. Она зависит от видового состава деревьев, климатических особенностей региона, типа почвы и ее характеристик, рельефа и погодных условий.
На удаленных лесных территориях возгорания начинаются с сухих гроз и попавших в деревья молний. Основные причины возникновения лесных пожаров у населенных пунктов — антропогенные. Человек может являться не только источником огня, но и повышать природную пожарную опасность лесных земель. Так, после рубок может оставаться большое количество горючего материала, что вызывает развитие высокоинтенсивных пожаров. Больше сильных пожаров – больше отрицательных последствий для лесов, которые могут привести к тому, что на выгоревших участках лес перестанет возобновляться.
Как говорят исследователи, наибольшая антропогенная нагрузка приходится на леса юга Сибири. В совокупности с засушливым климатом это создает высокую горимость. Так, высокая частота пожаров и горимость характерны для Нижнеангарского района, наиболее нарушенного в результате рубок и промышленного освоения, и Среднесибирского подтаежно-лесостепного района, на территории которого находится Красноярск и другие крупные города.
Пожар – враг
За последние десятилетия под влиянием изменения климата и деятельности человека площади пожаров в России возросли более чем в два раза. Исследователи отмечают, что площадь территорий, подверженных пожарам, в пожароопасные сезоны может достигать нескольких миллионов гектар. Например, так было в 2002, 2010 и 2021 годах. Большое количество пожаров, как по числу, так и по площади сосредоточено в таежной зоне. Рост частоты и горимости наблюдается и в лесостепных районах Красноярского края, а в горных лесах Тывы последние десятилетия пожар является основным фактором сокращения площади лесов.
Последствия масштабных пожаров крайне разрушительны. Пожар влияет на все компоненты леса: деревья, почву, наземную растительность, живых существ и микроорганизмы. На гарях массово размножаются насекомые-вредители, пожирающие деревья, а почвы легко разносятся ветром. Лес в результате теряет свою хозяйственную и биологическую ценность или вообще исчезает. Пожары могут приводить к остепнению и опустыниванию территорий. Так, пожары в Алтайском крае, особенно в его юго-западной части, привели к образованию огромных пустошей и горельников.
Последствия пожаров первого порядка проявляются непосредственно в момент горения или сразу после него. К ним относятся сгорание лесной подстилки, нагрев почвы, ожоги или гибель растений, животных, почвенной флоры и фауны. Последствия второго порядка – наблюдаемые после пожара изменения в видах растительности, микроорганизмов и животных, активное размножение насекомых и, как следствие, отмирание деревьев и накопление подстилки в результате большого количества поврежденных и погибших растений. Примечательно, что разные последствия часто связаны между собой. Например, сгорание подстилки может привести к огневому или тепловому повреждению ствола или корней, что вызовет гибель дерева или ослабит его. В свою очередь, ослабленные деревья легко подвержены нападению насекомых, которые размножаются в благоприятных условиях. Это приводит к отмиранию деревьев и более интенсивному накоплению напочвенных горючих материалов. Заново накопившийся большой слой подстилки, высохнув, может привести к повторным пожарам.
В целом, ученые отмечают, что от сгорания напочвенного покрова во многих случаях зависит состояние и восстановление леса после пожара. Сгорающая подстилка служит источником тепла и вызывает нагрев почвы. Чем сильнее горит напочвенный покров, тем больше выделяется тепла, и тем значительнее воздействие на деревья, растительность и почву. К примеру, гибель дерева происходит при повышении температуры клеток до летального уровня. Отмирание клеток начинается при температуре, едва превышающей 50 °С. При устойчивом низовом пожаре, температура которого может достигать тысячи градусов, гибель дерева неминуема. Особо опасны такие пожары в мерзлотных районах, где у растений формируются поверхностные корневые системы. Они сильно повреждаются огнем. Более того, образовавшееся при горении подстилки тепло уносится вверх нагретыми газами и повреждает кроны деревьев, что также вызывает их гибель.
Стоит учесть, что в подстилке также обитают многочисленные микроорганизмы, крупные беспозвоночные и другие животные. Вследствие выгорания покрова, эти существа теряют местообитание и пищу, или погибают из-за прямого воздействия огня или изменения температуры почвы. Высокоинтенсивные пожары вызывают значительные изменения в микробных и животных популяциях, снижают плотность или даже изменяют видовой состав.
Когда пожар – друг
Могут ли пожары нести не только разрушения? Как в нашей жизни: при неосторожном обращении огонь может спалить дом, а при правильном — согреть, так и в лесах пожар может не только причинять беды и разрушения, но и помогать экосистемам.
Однако не стоит забывать, что не каждый пожар – лесной помощник. Благоприятные эффекты зависят от его силы, продолжительности, а также от климатических условий. Любой сильный, затяжной и часто повторяющийся пожар – губителен для экосистем. В случае дальнейшего потепления климата, усиления засух и повторяемости пожаров, гари будут разрастаться все больше, а площади лесных систем – сокращаться.
Что может помочь?
В современных условиях необходимо изучение природы пожаров и поведения огня, оценка динамики пожарной опасности и разработка системы управления пожарами и их предупреждения. При этом такая система обязательно должна учитывать критерии и параметры, от которых зависит поведение пожара: климатические, лесорастительные и технико-экономические, с учетом их территориальной и региональной специфики.
Как отмечают ученые, во-первых, для уменьшения пожарной угрозы необходимо выработать организационно-правовые шаги, направленные на сокращение антропогенных причин лесных пожаров. Важно проводить научно обоснованные контролируемые выжигания, которые не будут допускать накопления больших запасов лесных горючих материалов, способствующих катастрофическим пожарам. В дополнение требуется скорректировать схемы лесорастительного и лесопирологического районирования, местные шкалы пожарной опасности, списки целевых пород и другие регламентирующие лесохозяйственную деятельность документы с учетом современных условий.
Еще одна возможность контролировать пожары и оценивать их влияние – это применение геоинформационных систем (ГИС) и данных космического мониторинга. Они позволяют оперативно следить за пожарной ситуацией и прогнозировать последствия пожаров в лесных экосистемах. Так, исследователи Института леса им. Сукачева СО РАН на основе материалов наземных исследований и дистанционной съемки классифицируют гари и собирают метеорологические показатели в период активности пожаров. Полученные данные позволяют специалистам предсказать состояние насаждений после пожаров и дать характеристики последствий воздействия пожаров. При помощи ГИС-технологий также можно прогнозировать успешность естественного возобновления леса после пожара и определять необходимость проведения дополнительных лесовосстановительных работ. Внедрение таких методов даст возможность оценивать состояние лесов после пожаров, вести учет лесного фонда и проводить лесовосстановительные работы и организацию охраны лесов более рационально, затрачивая на это меньшее количество средств.
Обобщение результатов многолетних исследований и издание монографий осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого фонда науки (проект № 20-44-242004).
Ознакомиться с монографиями можно в библиотеке Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — обособленного подразделения ФИЦ КНЦ СО РАН.
Поделиться: