Ежегодно лесные пожары охватывают огромные территории Сибири. Красноярские специалисты, основываясь на тридцатилетних исследованиях лесных пожаров, рассказали, почему начинаются пожары и к каким последствиям они приводят.
Ежегодно в России фиксируются тысячи лесных пожаров, площадь которых составляет несколько миллионов гектаров. Ученые считают, что глобальное изменение климата вероятнее всего приведет к увеличению продолжительности пожароопасного сезона, количества и силы 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. Сукачёва СО РАН — обособленного подразделения ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Елена Александровна 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 пожароопасность 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. Наибольшая 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.
Высокоинтенсивный пожар в сосняке
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 гектаров. Например, так было в 2002-м, 2010-м 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, живые существа 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 зависят 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.
Лесовостановление после высокоинтенсивного пожара в сосняке
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.
Пожары, происходящие раз в десять лет и чаще, как правило, приводят к гибели деревьев и ставят леса под угрозу исчезновения. Однако редкие несильные естественные пожары, наоборот, помогают лесам. Например, они способны совершенствовать генофонд популяций или создавать условия для успешного естественного послепожарного возобновления. При длительном отсутствии огня в лесу накапливается много почвенной подстилки. Ее большой запас не только значительно усиливает пожарную опасность, но и не дает расти новым деревьям. Плотная подстилка препятствует прорастанию семян, мешает проникновению корней в глубину почвы, а следовательно, не дает всходам получить достаточно влаги и полезных веществ. В частности, в Среднесибирском подтаежно-лесостепном районе пожары важны для возобновления лесов: они помогают появлению новых поколений светлохвойных деревьев и смене пород в лесу. Специалисты отмечают, что при отсутствии пожаров на этой территории естественное восстановление лесов слабое или его нет совсем.
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 экосистемы. В случае дальнейшего потепления климата, усиления засух и повторяемости пожаров гари будут разрастаться всё больше, а площади лесных систем — сокращаться.
Что может помочь?
В современных условиях необходимы 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 наземного и космического мониторинга. Они позволяют оперативно следить за ситуацией и прогнозировать последствия пожаров в лесных экосистемах. Так, исследователи из ИЛ ФИЦ КНЦ 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 их воздействия. При помощи ГИС-технологий также можно прогнозировать успешность естественного возобновления леса после возгорания 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).
Мария Байкалова, группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
Фото Анастасии Тамаровской и предоставлены исследователями
