Исследования по изучению пирогенных смен растительности на месте сосновых гарей Баянаульского государственного национального природного парка

Анализ основных источников пожаров и их характеристика. Большой вред сосновым насаждениям причиняют лесные пожары. Пожары в сосняках бывают низовые, беглые и верховые. Наиболее опасны последние. Температура в них достигает 400−900°С [1]. Высокие температуры приводят не только к уничтожению и повреждению растительного покрова, но и к значительному прокаливанию почвенного профиля.

По данным мировой статистики, 84,3% пожаров возникает от неосторожного обращения с огнём в лесу, 15,7% — от грозовых разрядов.

В лесопожарном отношении грозы классифицируются на сухие, малонасыщенные и с большим горизонтальным сдвигом. В лесопожарной практике учитывается вся грозовая облачность, до высоты 4−5 км. При определённых погодных условиях загорание леса от молний — явление довольно частое. пирогенный пожар гарь растительность По литературным данным [1], в ленточных борах Северного Казахстана и юга Западной Сибири пожары от молний составляют 30%, а в ленточных борах Прииртышья — 67%. Пожары от гроз наблюдаются с мая по сентябрь, а наибольшее их число — в июне-июле.

При попадании молнии в сосну наблюдается следующая типичная картина: на стволе образуются 1−3 раны длиной от 80 см до 15 м и шириной 2−5 см. В верхней части кроны образуются мелкие раны — порезы луба. Раны располагаются по спирали и в этих местах кора как бы вырублена. Корка разбрасывается вокруг на 3−5 м, задевается кора и луб. По центру идёт тёмная жилка, по которой, видимо, проходит разряд молнии.

Материалы и методы. Для изучения пирогенных смен растительности на месте сосновых гарей БГНПП было заложено 5 модельных площадок площадью 15×15 м. При оценке современного состояния растительности определённой территории рассматривались все факторы воздействия, имеющие место в настоящее время, а также остаточные эффекты прошлых воздействий. Такой подход позволяет вычленить последствия этих воздействий, процессы и тенденции развития растительности и разработать методы и критерии оценки и мониторинга растительности по отношению к отдельно взятому фактору [2, 3].

Выделялись следующие степени (градации) нарушенности растительности:

• · 0 — фоновая (неизменённая) растительность;
• · 1 — слабая степень нарушенности;
• · 2 — средняя (умеренная) степень нарушенности;
• · 3 — сильная степень нарушенности;
• · 4 — очень сильная степень нарушенности (катастрофические изменения растительности).

Для оценки степени пирогенной нарушенности лесных сообществ описывались условно ненарушенные (фоновые) или слабонарушенные участки, сохранившие биоразнообразие и структуру сообществ и их пирогенные модификации.

При описаниях гарей собирались сведения по следующим вопросам:

• а) время пожара (весна, лето, осень);
• б) устанавливался год пожара — для установления характера погодных условий и возраста гари;
• в) характер пожара (верховой или низовой).

С целью определения местоположения на местности, а также для определения высоты над уровнем моря и расстояния между ключевыми точками, с последующим картированием, использовался переносной приёмник спутниковой навигации GPS (модель GARMIN 72).

Результаты геоботанических обследований гарей

Гарь № 1.

Дата описания: 11 июля 2006 г.

Район обследования: 32 квартал БГНПП.

Месторасположение: 10,46 км на 248° от Лесхоза и 6,49 км на 280° от дома отдыха ПГУ «Баян-тау».

N: 50° 46' 17,7″. Высота над уровнем моря 500 м.

E: 075° 37' 02,2″. Точность 7,5 м Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.

Характеристика пожара: время пожара — лето 1997 г. Древесно-кустарниковый ярус: Формула древостоя: 10 Betulapendula +Pinus sylvestris. Сомкнутость крон: 0,1.

Примечание. Отсутствуют наскальные лишайники, между камнями единичные подушки мха, на молодой сосне (5−6 лет) тля Cinara pini. В местах очагов огня пятнами располагаются заросли Artemisia frigida с обилием сор 3. В горелых пнях — муравейники.

Гарь № 2.

Дата описания: 11 июля 2006 г.

Район обследования: 78 квартал БГНПП. Северо-восточный склон с уклоном в 3−5°. Месторасположение: 18 км на 248° от Лесхоза и 13,5 км на 263° от дома отдыха ПГУ «Баян-тау».

N: 50° 44' 46,0″. Высота над уровнем моря 608 м.

E: 075° 31' 05,3″. Точность 5 м.

Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.

Характеристика пожара: время пожара — сентябрь-октябрь 2002 г. Пожар низовой. Древесно-кустарниковый ярус.

Формула древостоя: 10 Pinus sylvestris +Betulapendula + Populus tremula Сомкнутость крон: 0,1−0.2.

Примечание. После пожара древостой сохранён и поражен стволовыми вредителями сосны в 2003 г. На почве 90% хвойного опада. Лишайники на камнях местами слабо сохранены, изредка встречаются подушки зелёного мха. У подроста осины наблюдается побурение верхних листьев. Количество подроста берёзы и осины увеличивается при спуске к подножию горы. Подножие горы опоясано погибшим осинником.

Гарь № 3.

Дата описания: 11 июля 2006 г.

Месторасположение: 22,8 км на 256° от Лесхоза и 18,8 км на 268° от дома отдыха ПГУ «Баян-тау».

N: 50° 45' 23.8″. Высота над уровнем моря 489 м.

E: 075° 26' 28.2″. Точность 5,7 м.

Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.

Берёзовая гарь в периодически заболачиваемом понижении. Характеристика пожара: время пожара 1997 г. Древесно-кустарниковый ярус. Формула древостоя: 10 Betula pendula Сомкнутость крон: 0,1.

Примечания. Очень много старого сухостоя и поваленных стволов берёз. На стволах берёз обильно развились трутовики и стволовые вредители.

Гарь № 4.

Дата описания: 25 июля 2006 г.

Месторасположение: 1,6 км на 270° от Лесхоза и 4,85 км на 22° от дома отдыха ПГУ «Баянтау».

N: 50° 48' 16.3″. Высота над уровнем моря 494 м.

E: 075° 43' 58.1″. Точность 6 м.

Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.

Квартал № 17.

Характеристика пожара: время пожара начало июня 2006 г. Локальный низовой пожар без площади. Деревья огнём повреждены слабо.

Древесно-кустарниковый ярус:

Формула древостоя: 8 Populus tremula 2 Betula pendula Сомкнутость крон: 0.3.

Гарь № 5.

Дата описания: 25 июля 2006 г.

Месторасположение: 3,83 км на 264° от Лесхоза и 4 км на 357° от дома отдыха ПГУ «Баянтау».

Квартал № 24. Экспозиция ЮЮВ уклон 10−15°.

N: 50° 48' 04.0″. Высота над уровнем моря 547 м.

E: 075° 42' 05.1″. Точность 6,6 м.

Примечание. Формат координат HDDD°MM'SS.S; система координат WGS 84; указатель севера истинный.

Характеристика пожара: время пожара — 2006 г. Антропогенный низовой пожар площадью 100 м². Направление пожара сверху вниз по склону.

Древесно-кустарниковый ярус. Формула древостоя: 10 Pinus sylvestris. Сомкнутость крон: 0.3.

Примечания. На поверхности очень много скальных выступов и валунов. Травостой не выражен. На почве хвойный опад и ветошь. Лишайники местами повреждены. Сосны поражены усачами и короедами.

Влияние пожаров на экосистемы БГНПП. Беглый низовой пожар слабо влияет на почвенный покров: уничтожается только слой подстилки, образованный хвойно-веточным сосновым опадом. Более сильные пожары, и особенно верховые, приводят к прокаливанию всего почвенного профиля. В механическом составе почв начинают преобладать фракции песка и дресвы. Освободившиеся в результате пожара минеральные элементы быстро выносятся дождевыми водами со склонов гор к их подошве, что приводит к некоторому снижению их плодородия.

Сосна имеет толстую кору, поэтому отличается высокой устойчивостью к низовым пожарам [4−6]. Однако в условиях нагорных сосняков БГНПП низовые пожары повреждают корневую систему, в результате чего ещё живые деревья гибнут от ветровальности.

Низовой пожар не оказывает особого влияния на энтомоустойчивость насаждений. Иногда при слабых пожарах энтомоустойчивость даже несколько повышается по сравнению с контролем.

Особо сильные повреждения наносят пожары молоднякам. Повреждения пожаром ведут за собой гибель деревьев или их ослабление. В последнем случае деревья быстро заселяются грибами и насекомыми, в результате чего они болеют или погибают. Усыхание древостоев наблюдается в течение 5 лет: на третий год после пожара погибает 8% сосен в насаждениях, на четвёртый год — 5,1%, на пятый — 4%. Выделение смолы из ран у сосен значительно замедляет заражение её вредителями и возбудителями болезней.

При устойчивом низовом пожаре в средневозрастных и спелых сосняках происходит ожог корневых лап и корневой шейки деревьев, подсушка луба и просмоление водопроводящих сосудов, что приводит к нарушению водоснабжения кроны. Интенсивность смоловыделения из ствола резко снижается, в результате чего деревья заселяются стволовыми вредителями. В жердняках стволовые вредители заселяют небольшой процент деревьев, остальные быстро восстанавливаются. При сильном обгорании стволов и крон вредители совсем не заселяют деревья [7, 8].

На обследованных горельниках 1997 г. (верховой пожар) древесный ярус был практически полностью уничтожен. На горельнике 2002 г. (низовой пожар в период сентября-окрября) взрослые сосны оказались сильно угнетены. Гарь ушла под зиму незаражённой, и была поражена насекомыми-вредителями лишь весной 2003 г.

В первые годы в травостое зарастающих гарей доминируют иван-чай розовый и тысячелистник благородный. Под влиянием повышенной минерализации делювиальных стоков с выгоревших горных склонов и их обогащённости освободившимися доступными формами калия и фосфора у подножия гор в травостое заметно повышается обилие растений из семейства бобовых (клевер люпиновый, люцерна серповидная, чина луговая и др.), которые в естественных условиях не выдерживали конкуренции со злаковыми растениями за эти элементы питания.

Возобновление древесных пород наиболее интенсивно идёт у лиственный растений. Берёза и осина значительно опережают в своём развитии медленно растущую сосну. На всех модельных площадках, заложенных нами в горельниках Баянаульского парка, мы обнаруживали благонадёжный разновозрастный подрост сосны обыкновенной. При достаточном освещении и слабой сомкнутости травяного яруса молодые семенные всходы сосны оказываются в весьма благоприятных условиях и впоследствии вытесняют лиственные породы из древостоя [9].

Однако доля участия лиственных подов в сложении древесного яруса восстановившихся лесов ещё долгие годы остаётся высокой [10].

• 1. Побединский А. В. Сосна. — М.: Лесная промышленность, 1979.
• 2. Горчаковский П. Л. Лесные оазисы Казахского мелкосопочника. — М.: Наука, 1987.
• 3. Дроздова Н. Б. Береза. — М.: Лесная промышленность, 1979.
• 4. Иллюстрированный определитель растений Казахстана / Под ред. В. П. Голоскова. — Алма-Ата: Наука, 1969;1972. — Т. 1−2.
• 5. Огарь Н. П. Растительность долин рек семиаридных и аридных регионов континентальной Азии. — Алматы, 1999.
• 6. Полевая геоботаника. — Т. 1−1. / Под ред. Е. М. Лавренко и А. А. Корчагина. — М.-Л.: Наука, 1959;1972.
• 7. Прозорова Т. А., Черных И. Б. Биоразнообразие растительности Баянаульского национального парка. — Павлодар: ТОО НПФ «ЭКО», 2001.
• 8. Раменский Л. Г. Избранные работы. Проблемы и методы изучения растительного покрова. — Л.: Наука, 1971.
• 9. Флора Казахстана. — Алма-Ата, 1958;1966. — Т. 1−9.
• 10. Черепанов С. К. Сосудистые растения СССР. — Л.: Наука, 1981.