1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Лесоведение
  4. № 3, 2020

Лесоведение, 2020, № 3, стр. 212-218

Экологические условия долговременной пожароустойчивости лесов в ландшафтах южной тайги Красноярского края

В. В. Фуряев a, *, П. А. Цветков a, И. В. Фуряев a

a Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН − обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
660036 г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 28, Россия

* E-mail: furya_i@mail.ru

Поступила в редакцию 16.03.2018
После доработки 08.11.2018
Принята к публикации 29.01.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Впервые для ландшафтов плато южной тайги Красноярского края, занятых южно-таежными сообществами, дистанционным методом определена долговременная пожароустойчивость лесов. Проведена классификация ландшафтов по классам долговременной пожароустойчивости. Оценка выполнена в связи с экологическими режимами исследуемых ландшафтов и сменой коренных фитоценозов (не горевших более 200 лет) на производные. В каждом ландшафте путем дешифрирования крупномасштабных аэрофотоснимков определено процентное соотношение коренных и производных сообществ, что дало возможность распределить ландшафты по классам долговременной пожароустойчивости. Установлено, что производные сообщества сменили коренные на площади от 10 до 50%. Это свидетельствует о среднем и высоком классе их долговременной пожароустойчивости. Проведена экологическая оценка лесных земель по восьми основным режимам почвенного субстрата: трофности, подвижности, водности, рыхлости, дренажу, затопляемости, мерзлотности и нарушенности. Определены ступени воздействия каждого из восьми экологических режимов почвенного субстрата и показана их взаимосвязь с масштабами послепожарной смены пород. Установлено, что основными лимитирующими экологическими режимами для исследуемых ландшафтов являются: увеличенная подвижность, недостаточная рыхлость, низкий дренаж почв и грунтов, режим нарушенности лесных земель. Указанные экологические условия препятствуют развитию высокопродуктивных производительных насаждений. Ландшафты 7.13.2 “Кова-Ангарское плато” и 7.13.4 “Усолка-Бирюсинское структурное плато” отличаются малой горимостью, смена пород в них произошла на 10% площади, что позволяет отнести их к высокому классу долговременной пожароустойчивости и не прогнозировать в будущем значительного ущерба от вероятных пожаров. В то же время в двух других ландшафтах смена пород произошла на площади от 31 до 50%, что свидетельствует о среднем классе долговременной пожароустойчивости и позволяет прогнозировать значительный экономический ущерб в случае возникновения природных пожаров, особенно в экстремальных погодных условиях.

Ключевые слова: ландшафт плато, коренные и производные сообщества, смена пород, ступени экологических режимов, долговременная пожароустойчивость лесов.

В последние десятилетия вследствие экстремальных климатических и погодных условий крупные высокоинтенсивные природные пожары увеличились в разы по числу и площади на территории Сибири и других регионов. Это явление наблюдается не только в бореальных и лесостепных районах Евразии, но и в странах со средиземноморским климатом, таких как Греция, Турция, Испания, Португалия и др. Причем природные пожары во многих случаях принимают характер катастрофических (Hannelius, Kuusela, 1995; Forman, 2005, Голдаммер, 2006). При этом многократно возрастают трудовые и финансовые затраты на определение ущерба. Для прогнозирования последствий пожаров и принятия решений об уровне охраны необходимо определять и оценивать пожароустойчивость крупных географических структур, таких как местности и ландшафтные области. Это важно для оптимизации распределения выделяемых средств на профилактику, обнаружение и ликвидацию пожаров.

На территориях, доступных для наземных исследований, пожароустойчивость определяют относительным или абсолютным показателем отпада деревьев (Мусин, 1973; Фуряев, 1978). Данная методика отработана и на практике не вызывает никаких затруднений. Такой подход возможен при оценке пожароустойчивости лишь элементарных ландшафтных структур, таких как фация, урочище. Актуальным же на сегодняшний день остается выявление и оценка долговременной пожароустойчивости более крупных ландшафтных структур. Определение пожароустойчивости усложняется, если рассматривать воздействие не одного, а множества природных пожаров, действующих на протяжении двух – трех столетий (Попов, 1967; Санников, 1973; Евдокименко, 1974; Бузыкин, 1975; Киреев, 1979; Фуряев, 1996). В данном случае основой для дистанционного определения долговременной пожароустойчивости крупных ландшафтов являются аэрокосмические фотоснимки. Представляется очевидным, что чем крупнее ландшафт и сложнее его структура, тем более генерализованно выглядит его изображение на снимках (Киреев, 1997). Это обстоятельство не позволяет использовать отпад деревьев в качестве диагностического признака для индикации пожароустойчивости насаждений крупных ландшафтных структур. Наш опыт показал, что при исследовании лесообразовательного процесса на малообжитых и труднодоступных территориях объективным показателем долговременной пожароустойчивости насаждений может быть смена коренных фитоценозов послепожарными производными сообществами, т.е. их соотношение в ландшафте. К тому же этот показатель с высокой объективностью может служить индикатором пожароустойчивости фитоценозов с учетом воздействия пирогенного фактора в прошлом на протяжении многих десятилетий.

В лесных экосистемах решающее влияние на развитие растительности оказывают литогенная основа, атмосфера и вода. Изменение этих компонентов неживой природы непременно воздействует на экологические режимы экосистем и растительность. Экологические режимы создают оптимальные условия развития одних группировок растительности и в то же самое время препятствуют существованию других растений, не соответствующих данным условиям. В результате, группы растений с оптимальными условиями для их развития занимают господствующее место в сообществе.

Целью исследования являлась классификация ландшафтов по классам долговременной пожароустойчивости через смену коренных сообществ на производные, а также экологическая оценка лесных земель для понимания того, в каких условиях формируются ландшафты различного класса долговременной пожароустойчивости.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

Исследованная территория ограничена географическими координатами: 50–51° с.ш. и 56–58° в.д., т.е. включает часть подзоны южной тайги в границах Красноярского края. В основном это южная и юго-восточная части Среднесибирского плоскогорья.

Объектами исследования послужили лиственничные, сосновые, еловые, пихтовые, реже кедровые леса ландшафтов плато, сменившиеся в результате неоднократно повторяющихся пожаров березняками, осинниками и смешанными хвойно-лиственными насаждениями. В качестве природной основы для географического анализа послепожарной смены пород использованы ландшафты, выделенные на исследуемой территории (Киреев, Сергеева, 1995). Полевые исследования проведены в границах ландшафтов – 7.13.1–7.13.4 (рис. 1). При этом изучена история происхождения и формирования производных лесов. Маршруты обследования ландшафтов намечались таким образом, чтобы они охватывали все многообразие производных сообществ. Особое внимание уделялось возрастной структуре древостоев, обилию и составу подроста, наличию пожарных подсушин, по которым определяли годы действия пожаров и рассчитывалась их повторяемость.

Рис. 1.

Схема природного районирования Красноярского края (Киреев, Сергеева, 1995). I – арктическая пустыня; II – тундра и лесотундра; III – северная тайга; IV – средняя тайга; V – южная тайга; VI – травянистые леса лесостепи и степи; VII – степи и лесостепи. Рельеф: А – равнинный (равнинно-холмистый); Б – возвышенный и плато; В – среднегорный; Г – горный. Стрелкой показан район исследований из фрагмента ландшафтной карты Красноярского края.

Для оценки масштабов смены пород использовался структурно-экологический метод дешифрирования и интерпретации крупномасштабных аэрофотоснимков. По крупномасштабным аэрофотоснимкам выявляли характеристики лесорастительных показателей лесных сообществ: состав, высоту, сомкнутость полога, густоту, равномерность размещения деревьев, размеры крон, особенности роста различных древесных пород.

В результате дешифрирования снимков в границах каждого ландшафта установлено соотношение лесных площадей, представляющих разные стадии формирования лесов или их сочетания. Этот материал послужил основой для классификации пожароустойчивости ландшафтов по масштабам смены коренных формаций на производные послепожарные (Фуряев, Киреев, 1979).

Для экологической оценки мы воспользовались материалами карты экологической оценки лесных земель Красноярского края (Киреев, Сергеева, 1995). На этой карте особый интерес представляет экологическая оценка лесных земель, которая определялась по восьми экологическим режимам: трофности (Т), водности (В), рыхлости (Р), подвижности (П), мерзлотности (М), затопляемости (З), дренажу (Д) и нарушенности (Н). Каждый режим указан с одной из ступеней градации, которая определяет степень воздействия на рост и продуктивность древесной растительности. Определив ступень воздействия каждого из восьми экологических режимов почвенного субстрата, можно вывести формулу экологического режима исследуемого ландшафта. Долговременная пожароустойчивость ландшафтов оценена в связи с экологическими режимами, влияющими на развитие растительности в исследуемых экотопах. В таблице 1 приведены оптимальные и лимитирующие для фитоценозов ступени градаций экологических режимов.

Таблица 1.  

Оптимальные и лимитирующие ступени экологических режимов (Киреев, Сергеева, 1995)

№№ Экологический
режим почвы 		Ступень воздействия экологических режимов
1 Трофность **Т0 *Т1 **Т2
2 Водность **В0 *В1 **В2
3 Рыхлость **Р0 **Р1 *Р2
4 Подвижность *П0 **П1 **П2
5 Мерзлотность *М0 **М1 **М2
6 Затопляемость *З0 **З1 **З2
7 Дренаж **Д0 **Д1 *Д2
8 Нарушенность *Н0 **Н1 **Н2

 * Оптимальная ступень. ** Лимитирующая ступень

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В таблице 2 представлены четыре плато, достаточно контрастно различающиеся по смене пород (от 10 до 50%) и соответствующим классам пожароустойчивости. Классы долговременной пожароустойчивости лесов приведены по следующей шкале: 1 – высокий, площадь производных сообществ составляет от 1 до 30% площади ландшафта; 2 – средний, от 31 до 60% площади; 3 – низкий, выше 61% площади (Фуряев и др., 2015).

Таблица 2.  

Классы долговременной пожароустойчивости лесов и их взаимосвязь с послепожарной сменой пород в ландшафтах плато подзоны южной тайги Красноярского края

Индекс ландшафтной страны, ландшафтной области, ландшафта Географическое название и адрес ландшафта ( Киреев, Сергеева, 1995) Формула
экологического режима 		Площадь
производных
сообществ, % 		Класс
пожароустойчи-вости
7.13.1 Приангарское плато трапповое с южнотаежными сосняками, лиственничными и темнохвойными лесами Т1В1Р1П1М0З0Д2Н1 31% 2
(средний)
7.13.2 Кова-Ангарское плато структурное с южнотаежными сосняками и лиственничниками Т1В1Р1П1М0З0Д2Н0-1 10% 1
(высокий)
7.13.3 Чуно-Бирюсинское плато структурное с сосновыми и темнохвойными лесами Т1В1Р1-2П0М0З0Д1Н1 50% 2
(средний)
7.13.4 Усолка-Бирюсинское плато с южнотаежными сосновыми и темнохвойными лесами Т1В1Р2П0М0З0Д2Н1 10% 1 (высокий)

В ландшафте 7.13.1 “Приангарское плато трапповое с южнотаежными сосняками, лиственничными и темнохвойными лесами” смена пород произошла на 31% площади, класс долговременной пожароустойчивости средний – 2. Формула экологического режима выглядит следующим образом: Т1 В1Р1П1 М0 З0 Д2Н1. Здесь и далее подчеркнуты экологические режимы, лимитирующие продуктивность древесной растительности (Киреев, Сергеева, 1995). В данном случае это режимы рыхлости (Р), подвижности (П) и нарушенности (Н). Режим рыхлости (Р1) свидетельствует, что литогенную основу ландшафта составляют каменистые и маломощные рыхлые отложения на скальных породах, препятствующие нормальному развитию и производительности лесных формаций. Режим подвижности (П1) указывает на нестабильность субстрата корнеобитаемых горизонтов почвы, что также негативно влияет на развитие древесной растительности. Нарушенность (Н1) характеризует лесные земли со значительным распространением производных сообществ, но с еще возможным восстановлением исходных фитоценозов и ненарушенной литогенной основой.

Для ландшафта 7.13.2 “Кова-Ангарское плато структурное, вулканогенное с южнотаежными сосняками и лиственничниками” в формуле экологического режима Т1 В1Р1 П1 М0 З0 Д2Н0–1 подчеркнуты режим рыхлости (Р1) и нарушенности (Н1–0). Смена пород произошла здесь на 10% площади ландшафта, преимущественно производными березняками. Класс долговременной пожароустойчивости в соответствии с упомянутой шкалой высокий и равен 1.

На территории ландшафта 7.13.3 – “Чуно-Бирюсинское трапповое структурное плато с коренными сосновыми и темнохвойными лесами” смена коренных пород производными произошла на 50% площади лесных земель. Основную часть производных лесов составляют березняки (40%) и осинники (10%). Формула экологического режима:Т1 В1Р1 П0 М0 З0Д1Н1.К основным лимитирующим режимам (Р1) и (Н1)добавляется режим дренажа (Д1), свидетельствующий о наличии приповерхностных вод, условиях малоподвижных слабопроточных ложбин, стоков. Исходя из процентного замещения коренных лесов производными (50%), пожароустойчивость лесов ландшафта в данных экологических условиях является средней и соответствует 2 классу.

Около 40% территории ландшафта 7.13.4 “Усолка-Бирюсинская озерно-аллювиальная равнина и структурное плато с южно-таежными сосновыми, темнохвойными лесами” используются как земли сельскохозяйственного назначения. Сосняки сохранились на 40% площади, ельники с пихтой – на 10%, производные березняки составляют 10% земель ландшафта. Формула экологического режима ландшафта выглядит как: Т1 В1 Р2 П0 М0 З0 Д2Н1. В данном ландшафте лишь один экологический режим негативно влияет на рост и продуктивность древесной растительности – нарушенности лесных земель Н1, который может свидетельствовать об активной хозяйственной деятельности человека в этих местах (охота, рыбалка, сбор дикоросов и т.п.). Смена пород в этом ландшафте произошла только на 10% площади, что свидетельствует о высокой долговременной пожароустойчивости лесов (1 класс)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Смена коренных пород на послепожарные производные произошла на 25% площадей ландшафтов плато. Как правило, лиственные сообщества возникли на месте бывших темнохвойных лесов, произрастающих на относительно богатых суглинистых почвах водоразделов и склонов. Для этих ландшафтов наиболее важными экологическими режимами, лимитирующими развитие древесной растительности, являются наличие щебнистых почв на скальных породах, плохо дренируемых грунтов с малоподвижными приповерхностными водами, а также режим нарушенности земель, свидетельствующий об активной хозяйственной деятельности человека на этих территориях. Эти условия задерживают распространение пожаров и послепожарную смену пород, поскольку природные территориальные комплексы (ПТК) с указанными экологическими режимами отличаются малой горимостью и средним классом долговременной пожароустойчивости лесов.

В то же время многие ландшафты характеризуются оптимальными режимами по трофности, обеспеченности влагой и хорошим дренажем, отсутствием подвижности, мерзлоты и затопляемости. Эти режимы способствуют формированию ПТК с высокой продуктивностью сообществ и высокой вероятностью смены коренных лесов на производные. В некоторых ландшафтах размеры ее достигают 50% площади, что характеризует многолетнюю пожароустойчивость как среднюю. Фактическую смену лиственнично-сосновых лесов на производные в ландшафтах плато с южно-таежной растительностью можно охарактеризовать как умеренную. Это может быть обусловлено высокой огнестойкостью сосны и лиственницы, пожароустойчивостью сосново-лиственничных сообществ, а также пирофитностью популяций сосны и лиственницы, т.е. способностью восстанавливаться в условиях гаревого экотопа, а в некоторых случаях даже расширять свои ареалы (Цветков, 2004; Шешуков, Пешков, 1984).

Список литературы

  1. Бузыкин А.И. Влияние низовых пожаров на сосновые леса Среднего Приангарья // Охрана лесных ресурсов Сибири. Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1975. С. 141–153.

  2. Голдаммер И.Г. Природные пожары – глобальные перспективы и проблемы // Северо-Восточная Азия: вклад в глобальный лесопожарный цикл. – Хабаровск, 2006. С. 14–49.

  3. Евдокименко М.Д. Жизнеспособность деревьев после низового пожара // Вопросы лесной пирологии. Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1974. С. 238–277.

  4. Киреев Д.М., Сергеева В.Л. Экологическая оценка и картографирование земель Красноярского края. М.; СПб.: Изд-во ВНИИЦлесресурс, 1995. 34 с.

  5. Киреев Д.М. Методы изучения лесов по аэрофотоснимкам. Новосибирск: Наука, 1997. 212 с.

  6. Мусин М.З. Определение отпада деревьев и методы повышения пожароустойчивости древостоев в борах Казахского мелкосопочника // Горение и пожары в лесу. Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1973. С. 278–300.

  7. Попов Л.В. Динамика южнотаежных лесов Средней Сибири // Сибирский географический сборник. М.; Л.: Наука, 1967. С. 151–196.

  8. Санников С.Н. Лесные пожары как эволюционно-экологический фактор возобновления сосны в Зауралье // Горение и пожары в лесу. Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1973. С. 236–277.

  9. Фуряев В.В. Пожароустойчивость лесов и методы ее повышения // Прогнозирование лесных пожаров. Красноярск: Институт леса и древесины СО АН СССР, 1978. С. 123–146.

  10. Фуряев В.В., Киреев Д.М. Изучение послепожарного формирования лесов на ландшафтной основе. Новосибирск: Наука, 1979. 162 с.

  11. Фуряев В.В. Роль пожаров в процессе лесообразования. Новосибирск: Наука, 1996. 251 с.

  12. Фуряев В.В., Киреев Д.М., Самсоненко С.Д. Идентификация пожароустойчивости лесов Западной Сибири // Лесоведение. 2015. № 1. С. 3–9.

  13. Цветков П.А. Пирофитность лиственницы Гмелина с позиций жизненных стратегий // Экология. 2004. № 4. С. 252–265.

  14. Шешуков М.А., Пешков В.В. О соотношении понятий “огнестойкость”, “пожароустойчивость” и “пирофитность” // Лесоведение.1984. № 5. С. 60–63.

  15. Hannelius S., Kuusela K. Finland the country of evergreen forest. – Jonsuu: Forssan Kirjapaino oy, 1995. 195 p.

  16. Forman R.T.T. Land mosaic // The ecology of landscapes and regions. Cambridge University press 2005. 632 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Лесоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал