Сущность лесных пожаров и их влияние на почвообразование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Почвоведение является самостоятельной естественнонаучной дисциплиной, которая изучает образование, строение, состав и свойства почв, их географическое распространение, плодородие почв и почвенного покрова, а также принципы его регулирования различие агротехническими методами.

В последние десятилетия резко возросло влияние антропогенного фактора на почвы и почвенные покровы, поскольку воздействие человека на почвы гармонирует с законами жизни. Поэтому тревога за судьбу почвы нарастает особенно среди расчетливых земледельцев.

Интенсификация лесного и сельского хозяйства наряду с позитивными конечными результатами часто приводит к трудно предсказуемым результатам. Среди множества экзогенных факторов, влияющих на почвообразование в условиях южной тайги Средней Сибири. Наиболее сильные - лесные пожары и современные лесозаготовки.

Цель данной работы заключается в рассмотрении сущности лесных пожаров и их влияния на почвообразование.

Глава 1. Лесные пожары

1.1 Природа лесных пожаров

Основные последствия лесных пожаров могут быть сведены к следующему:

1) Повреждаются или уничтожается растущий или вместе с подлеском, подростом, живым и мертвым покровом: в связи с этим утрачивается источник получения древесины. Снижается почвозащитное, водоохранное, сельскохозяйственное и санитарно - гигиенические значения леса;

2) Уничтожаются гнезда и места поселения ценных птиц, зверей, а часто живут и они сами;

3) Выгорают запасы торфа;

4) Уничтожаются заготовленная древесина.

Лесные пожары вызываются самыми разнообразными способами, которые могут быть сведены в следующие основные группы:

1) 60-80% всех причин составляет неосторожное обращение при разведении в лесу огня для варки пищи, защиты от комаров согревания: от охотничьих пыжей, окурков и т.д.; от сжигания леса или хлама на лесных территориях с целью использования площади под сельскохозяйственные угодья и, в частности, для получения хороших медоносов - малины, кипрей; от сжигания лесорубочных остатков при очистке лесосек;

2) 3-7% поджим с различными целями;

3) 3-5% искры и зола от паровозов и других машин, работающих в лесу;

4) 1-10% молния, самовозгорание слежавшегося покрова; искрение камней, падающих с гор; солнечные лучи, проходящие через разбросанные осколки стекла.

1.2 Виды и формы лесных пожаров

Процесс горения может происходить только при наличии и определенном соотношении трех элементов: свободного кислорода, горючего материала и источника тепла. Поскольку кислород присутствует повсеместно в атмосферном воздухе, а горючие материалы в виде всевозможных органических соединений в природе распространены довольно широко, то не достающей частью для горения могут служить только источники тепла. Тепло необходимо для подготовки горючего материала к горению, то есть для его высушивания и нагревания до температуры горения. Источником тепла в процессе горения служит обычно сама зона, где протекает реакция. Если теплом, которое выделиться при сгорании какой-то порцией горючего будет подготовлена к горению точно такая же новая порция горючего, то зона горения остается стабильной. Если же каждая вновь подготовленная порция горючего больше прежней, то размеры зоны горения возрастают. Именно такое явление наблюдается при пожарах.

Первичным источником тепла для возникновения в лесу пожара чаще всего бывает открытый огонь, возникающий по вине человека, а также огонь, возникающий при разрядах молний.

Пожары - стихийное распространение горения, проявляющееся в уничтожающем действии огня, вышедшего из-под контроля человека. Возникают пожары, как правило, при нарушении мер пожарной безопасности, в результате разрядов молнии, самовозгорания и других причин.

Лесной пожар - стихийное (неуправляемое) горение, распространившееся на лесную площадь, окруженную негорящей территорией. В лесную площадь, по которой распространяется пожар, входят и открытые лесные пространства. К одному пожару относится вся пройденная огнем площадь, окруженная негорящей в данный момент территорией.

Когда по лесной площади распространяется управляемое горение, которое возникло по воле человека для достижения определенных хозяйственных целей, причем горение имеет заданную силу и не выходит за границы намеченного участка, то такое горение именуется уже не пожаром, а целевым палом.

Наиболее интенсивное горение при лесном пожаре происходит на его кромке, в то время как внутри пройденной огнем площади, на пожарище, обычно лишь догорают отдельные пни, дуплистые деревья и. т. п. Та часть кромки, которая продвигается наиболее быстро и горит наиболее сильно, называется фронтом пожара, а противоположная - с наименьшей скоростью - его тылом. Части кромки между тылом пожара и его фронтом - это фланги пожара - левый и правый. На равнине фронт пожара всегда движется по ветру, а тыл - против ветра. В горах фронтальной кромкой будет та, которая поднимается вверх по склону.

По характеру распространения горения лесные пожары делятся на четыре группы.

Во-первых, низовые пожары. При таких пожарах горение распространяется по нижним ярусам растительности лесного биогеоценоза и прежде всего по живому напочвенному покрову с включенном в него опадом из отмерших ветвей, хвои, листьев. Низовые пожары подразделяют на напочвенные, подлесокустарниковые и валежниковые пожары.

Во-вторых, верховые пожары. При них пламенное горение распространяется не только по напочвенному покрову, но и по пологу древостоя. Среди верховых пожаров различают повальные, когда горят одновременно все ярусы леса; и вершинные, когда горение по кронам на короткое время, как бы скачком, вырывается вверх, опережая фронт низового пожара.

В-третьих, почвенные пожары, когда беспламенное горение распространяется в слое подстилки или торфа. Почвенные пожары в зависимости от горючего материала делятся на подстилочные, дерновые и торфяные. Торфяные пожары в свою очередь подразделяются на одноочаговые и многоочаговые. Одноочаговые пожары возникают в основном от костра или удара молнии, а многоочаговые - в результате прохождения через заболоченный участок низового пожара.

В-четвертых, пятнистые пожары. Самые страшные из всех видов пожаров. Распространение горения происходит не только по напочвенному покрову, пологу древостоя и кустарников, но и по воздуху, за счет разбрасывания перед кромкой пожара горящих частиц, от них возникают пятна новых возгораний, которые затем быстро соединяются друг с другом, образуя обширную горящую площадь.

По статистике большее число пожаров приходится на долю низовых. Среди низовых пожаров различают слабые, с высотой пламени до 0,5 метра; средние, высота пламени которых колеблется в пределах 0,5 - 1,5 метра и сильные, с высотой пламени 1,5 метра и выше. По характеру распространения низовые пожары разделяются, кроме того, на беглые и устойчивые. При беглых весенних пожарах сгорает лишь верхняя, более сухая часть напочвенного покрова, а при устойчивых, обычно во второй половине лета, покров нередко прогорает до почвы. Горение при устойчивых пожарах длится дольше, сопровождаясь тлением, но длительность горения в данном случае объясняется не уменьшением скорости продвижения кромки пожара, а увеличением ее ширины.

Поведение огня в лесу зависит от многих факторов и прежде всего от характера самого леса. В сухих сосновых лесах с покровом из лишайников и зеленых мхов огонь распространяется быстро и сплошным фронтом. Чем влажнее почва и чем больше в живом напочвенном покрове слабогоримых видов, тем распространение огня происходит медленней, причем огонь распространяется не сплошь, а главным образом по сухим местам. А в некоторых типах леса, например в травяных, в период вегетации трав, и в мощных сосняках и ельниках огонь распространяется очень слабо или не распространяется совсем.

В разреженных лесах низовой пожар появляется сильнее, а верховой, наоборот слабее. Под воздействием ветра скорость распространения огня увеличивается во много раз. Аналогичное усиление скорости распространения огня наблюдается и при движении его вверх по склону. Усилению пожара способствуют также захламление лесной площади и наличие на ней густого хвойного подростка и подлеска.

При любом пожаре, даже повальном, органическая масса насаждений сгорает далеко не полностью, а при некоторых из них, например беглом низовом частично сохраняется даже живой напочвенный покров. Степень выгорания леса определяется как видом пожара, так и его силой.

Очень важным горючим материалом в лесу является лесная подстилка. Влажность подстилки обычно бывает высокой, но при наступлении засушливой погоды во второй половине лета подстилка становиться пожароопасной. Лесная подстилка чаще всего горит без пламени. Тление по ней распространяется очень медленно и сохраняется на пожарище в течение нескольких дней.

При верховых пожарах у деревьев частично или полностью обгорают кроны. Но сами деревья остаются целыми.

Чем длиннее фронтальная кромка и чем сильнее горение на ней, тем труднее задержать огонь какой-либо преградой. Под пологом леса фронтальная кромка слабого низового пожара задерживается обычно преградой шириной 2 - 3 метра (дорога, ручей, выжженная полоса). В случае пожара средней силы ширина преграды должна быть больше - 5 - 6 метров, а при сильном пожаре не менее 10 метров.

На открытых лесных пространствах способность пожара преодолевать преграды возрастает многократно. Ветер легко перебрасывает отдельные горящие частицы через реки, болота на расстояние 200 - 300 и более метров, когда ветер стихает, способность пожара к преодолению преград на открытых участках становится такой же, как и в лесу. Средняя скорость верхового пожара не намного превышает скорость низового. Пятнистые пожары, в отдельные моменты, могут распространяться со скоростью 10 - 20 и даже 50 километров в час. Когда, нет сильного ветра, и пожар не поднимается по крутому склону, скорость пожара не превышает скорости пешехода. После захода Солнца сила ветра обычно снижается и скорость пожара уменьшается.

Из всех видов пожаров наименьшую скорость имеют почвенные (торфяные). На их скорость не влияют ни ветер, ни суточные изменения погоды.

Скорость продвижения кромки у остальных видов пожаров - низовых, верховых и пятнистых - измеряется сотнями метров и километрами за сутки. Она почти целиком определяется условиями погоды, прежде всего степенью засухи и силой ветра (в горах добавляется еще и крутизна склона). В густом лесу скорость низового пожара редко превышает 500 метров в час, зато на открытых пространствах она достигает 2 - 3 километров в час.

Торф (от немецкого слова Torf, которое значит то же самое) - это горючее полезное ископаемое, используется как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и др.

Торф образуется из скоплений остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Содержит 50-60% углерода. Теплота сгорания (максимальная) 24 МДж/кг. Мировые запасы составляют торфа порядка 500 миллиардов тонн, из них более 186 миллиардов тонн, по оценкам специалистов, находятся на территории России.

Торф приобрел печальную известность в связи с подземными пожарами, известными человечеству на протяжении тысячелетий. Такие пожары практически не поддаются тушению и представляют огромную опасность.

Торфяные пожары чаще всего бывают в местах добычи торфа, возникают обычно из-за неправильного обращения с огнем, от разрядов молнии или самовозгорания. Торф склонен к самовозгоранию, оно может происходить при температуре выше 50 градусов (в летнюю жару поверхность почвы в средней полосе может нагреваться до 52 - 54 градусов)

Кроме того, достаточно часто почвенные торфяные пожары являются развитием низового лесного пожара. В слой торфа в этих случаях огонь заглубляется у стволов деревьев. Горение происходит медленно, беспламенно. Подгорают корни деревьев, которые падают, образуя завалы. Торф горит медленно на всю глубину его залегания. Торф может гореть во всех направлениях независимо от направления и силы ветра, а под почвенным горизонтом он горит и во время умеренного дождя и снегопада.

Глава 2. Влияние лесных пожаров на почву

Лесные пожары оказывают огромное влияние на почву. Так, пожары сильной интенсивности возникают в районах с длительной сезонной мерзлотой, где древесные породы имеют поверхностную корневую систему, способствуют образования бугристо-западного микрорельефа (результат послепожарного ветровала деревьев.) В плане бугристо-западный микрорельеф представляет собой сочетание микроповышений и микропонижений (ветровальные ямы). Площадь свежих ветровальных ям достигает 2,7 - 4,3 м²; со временем они постепенно засыпают и уменьшаются до 0,4 - 1,0 м². Неотъемлемой частью микрорельефа является упавшие стволы деревьев (валежины), процесс разложения которых может идти очень долго (Частухин, Николаевская, 1969).

Образование подобных форм рельефа влечет за собой нарушение почвенного покрова, вызывает перемещение разных генетических горизонтов и в целом на отдельных участках прерывает и изменяет направление почвообразовательного процесса. С этим в значительной степени связана большая вариабельность свойств почв (Горбачев, Попова. 1977). Кроме изменения естественного строения профиля, почвы отдельных элементов микрорельефа отличаются водно-температурным режимом, реакцией среды, содержанием гумуса, обменных катионов, питательных веществ, показателями биологической активности.

Выявлено, что количество золы от сгорания упавших стволов может достичь 3,8 - 9,9 кг/м². При этом кислотность подстилок через 2 недели после прохождения огня различна на участках с разной интенсивностью пожара. Гидролиз органики сопровождается сдвигом кислотности в сторону нейтрализации. При сильной интенсивности пожара рН водной вытяжки из золы может достичь величин 7,34 - 9,39 кг/м².

Изменение кислотности верхних горизонтов почв наиболее заметно в год прохождения пожара или на следующий. В нижележащих горизонтах сдвиг реакции среды часто происходит с некоторым запозданием во времени (Горбачев и др.,1982). Нейтрализация горизонтов идет постоянно, по мере проникновения в почвенную толщу влаги атмосферных осадков.

Продукты пиролиза подстилки и опада, поступая в почву в окисленном состоянии, повышают общий уровень окислительных реакций в почве, а сдвиг рН в нейтральный или щелочной интервал способствует переводу железа и марганца из восстановленного в окисное состояние и выпаденного их в осадок, что сопровождается также повышением окислительно-восстановительного потенциала (Таблица 1).Улучшение окислительно-восстановительных условий в почве отражается и на емкости обмена. При этом в случае сгорания гумуса содержание обменных оснований резко снижается, а без потери его - увеличивается (Таблица 2). Увеличение обменных оснований связано с появлением в почвенном растворе дополнительных доз кальция и магния, способных в условиях нейтральной и щелочной реакции к обмену.

Повышение температуры поверхностных горизонтов почв после прохождения огня вызывает резкое увеличение в них содержания аммиачного азота, фосфора и калия (Горбачев и др., 1982). Это явление отмечалось исследователями и на Урале (Арефьева, Колесников, 1963; Фирсова, 1969; и др.).

Наиболее благоприятные условия для питания растений создаются в почвах после прохождения огня средней интенсивности. Спустя четыре года происходит выравнивание в содержании питательных элементов на участках, пройденных огнем различной интенсивности, и на контроле (Горбачев и др.,1982).

Влияние огня существенно отражается на биологическом состоянии почв. Наиболее благоприятные условия (продуцирования углекислоты, активность каталазы, уреазы) создаются в почвах после прохождения огня средней интенсивности пожаров с потерей гумуса происходит резкая депрессия биологических процессов.

Исследователем Н.Д. Сорокиной (1983) установлено, что пожары сильной интенсивности резко изменяют соотношение основных групп в микробных комплексах - практически исчезает мицелий грибов и актиномицетов; на средах преобладают споровые формы микроорганизмов и бактерии, использующие минеральный азот; снижается численность аммонификаторов и целлюлозоразрушающих форм микроорганизмов; возрастает олиготрофность почв в отношении азота. Однако пожары слабой и средней интенсивности вызывают некоторую активизацию микробиологических процессов и способствуют усилению биологического круговорота и улучшению питания растений.

Анализируя полученные данные и материалы других исследователей, можно прийти к выводу, что пожары, особенно в районах с небольшим количеством атмосферных осадков, являются важным экологическим фактором рельефообразования и почвообразования. После пожарный ветровал деревьев создает бугристо - западный микрорельеф. Возникающая при этом в почвах перераспределения тепла и влаги, элементов питания приводит к нарушению естественного хода почвообразовательного процесса.

С часто повторяющимися пожарами в значительной степени связана маломощность гумусовых горизонтов в почвах континентальность районов Среднего Приморья и вариабельность их свойств. Пожары наряду с другими факторами почвообразования тормозят развитие элементного процесса. Пожары, являясь фактором, определяющим смену древесных пород, существенно влияют на количество поступающих в почву органических веществ и энергии, а следовательно, и на направленность почвообразования.

Глава 3. Пожары как экологический фактор

3.1 Формирование почв в таежной зоне

лесной пожар почва таежный

В мерзлотно-таежных областях пожары играют исключающую роль в формировании, функционировании и эволюции биоценозов, так как под их воздействием происходят наиболее сильнее изменения, почти во всех компонентах экологической системы. Близкие значения низкотемпературных влагонасыщенных почвогрунтов налагает специфический отпечаток на протекание послепожарных процессов и явлений в почвенном и растительном покровах. Степень этих воздействий зависит главным образом от метеорологических условий года; характера выпадения атмосферных осадков и их интенсивности, теплообеспеченности и др.

В криолитозоне, в той ее части, где абсолютно господствующее положение занимает лесная растительность, пожароопасный период начинается со второй декады мая и продолжается до первых чисел сентября, а в случае отсутствия осадков пожары могут наблюдаться и во второй декаде месяца.

По исследованиям А.П. Яковлева (1975), в средней тайге Якутии пожароопасный сезон длится на три периода: весенний, летний и осенний. Наиболее сильное влияние на окружающую среду оказывает летние лесные пожары, так как они протекают в условиях интенсивного иссушения корнеобитаемой толщи и глубокого протаивания почвы. Они отмечаются большой продолжительностью и, захватывают значительные территории. Ранневесенние пожары в отличие от летних характеризуются кратковременностью протекания и локальным распространением. Это связано с тем, что в начале летнего сезона почва успевает протаивать всего на несколько сантиметров и потенциально горючим материалом является лишь иссушаемый материал напочвенного покрова предыдущего года. Первые осадки в теплый период, облиственение лиственницы и развитие травянистого покрова существенного ограничивают возможности пространственного расширения первоначального очага пожара и снижают вероятность появления новых его источников. Но при резкой засушливости в июне весенний период может сливаться с летним и, естественно, тогда пожар может быть продолжительным и чрезвычайно опасным для окружающей среды.

Сентябрь в высоких широтах отличается резким падением температуры воздуха и почвы в ночное время, интенсивностью росообразования и выпадением осадков. Поэтому осенние пожары здесь получили ограниченное распространение.

В лесу напочвенные горючие материалы делятся, по Н.П. Курбатскому (1963), на проводников горения и материалы, поддерживающие и задерживающие распространение горения. Проводниками горения являются: отмерший травостой, опавшая хвоя и листва, лишайники, некоторые мхи, подстилка и торф (Конев, 1970). Подготовленность к горению этих материалов зависит от уровня их увлажнения, который является критерием выделения типов леса в криолитозоне (Щербаков, 1975). Это позволило А.П. Яковлеву (1975) основные типы леса в Якутии сгруппировать по классам пожарной опасности и типам напочвенных горючих материалов (лишайниковый и мертво-покровно-толокиянковый - очень высоко пожароопасные, хвойные - высоко опасные, моховый - средне пожароопасный, травяной и сфагновый - мало пожароопасный).

3.1.1 Влияние на почвенный покров

По мнению Р.И. Абелина (1929), лесные пожары формируют в средней тайге мерзлотных областей своеобразный полигонально-трещиноватый микрорельеф и через него оказывают воздействие на водный режим почвы. Противоположного взгляда придерживается В.Г. Зальников (1954), считающий, что пожары только более рельефно обнажают эти элементы микрорельефа, так как после них сгорают напочвенный покров и часть гумусового горизонта межполигонального пространства.

В таежной зоне мерзлотных областей практически трудно найти лесные территории, не пройденные лесными пожарами. Поэтому почвы здесь, как правило, содержат послепожарные следы в виде угольков, которые остаются в результате сгорания корней деревьев.

Результаты действия лесных пожаров на почвы зависят от механического их состава и запаса горючего материала. В самом первом приближении можно констатировать, что супесчаные и легкосуглинистые почвы воздействию огня подвержены слабее, чем средне- и тяжелосуглинистые: первые содержат меньше горючего материала и органических веществ и меньше разбиты полигональными трещинами, чем вторые. Послепожарные изменения свойств и режимов легких почв выражены слабее, чем тяжелые, обладающих большим запасом гумуса и растительного опада и характеризующихся поверхностным распространением корневой системы растений. Но здесь следует учитывать календарную дату прохождения пожаров. Легкие почвы в начале лета интенсивно протаивают и поверхностные их горизонты иссушаются быстрее, чем таковые тяжелых почв. Поэтому весенние пожары могут отражаться на свойствах супесчаных и легкосуглинистых почв сильнее, чем на тяжелосуглинистых, влагонасыщенных и малопротаивающих почв.

В мерзлотных областях на легких почвах лесные растения испытывают существенный недостаток в легкодоступной почвенной влаге, а на тяжелых - дефицит тепловых ресурсов в корнеобитаемой темнице. В первом случае после лесных пожаров в результате сгорания органического вещества затрудняется и пищевой режим, когда как во втором, несмотря на некоторое уменьшение общего запаса гумуса и азота вследствие усиления минерализации и нарастания температуры почвы, условия питания растений заметно улучшаются. Следовательно, пожары средней интенсивности на супесчаных почвах можно считать негативным фактором, а на суглинистых - позитивным.

Кроме прямого воздействия, лесные пожары оказывают косвенное влияние на почву. По исследованиям R.W. Weft с соавторами (1975), пожары могут вызывать при благоприятных к тому условиях оползни или течение почвогрунтов. Особенно опасны на гарях движения гусеничного транспорта, разрушающие легкоранимые поверхностные горизонты. Лесные пожары могут влиять на почвенные эрозионные процессы, это связано с быстротой вегетацией растительности на гарях и хорошей водоудерживающей способностью почвы. Однако, использование гусеничного транспорта может вызывать интенсификацию этих процессов.

По наблюдению F.B. Lotspeich, A.E. Helmers (1974), пожары способствуют смыву питательных элементов поверхностными водами. Такое воздействие смыва не распространяется на численность почвенной фауны.

Таким образом, степень влияния лесных пожаров на почвы зависит от характера их механического состава и увлажненности, а так же от интенсивности самих пожаров и времени их прохождения.

3.1.2 Влияние на мерзлоту

Все отечественные исследователи отличают увеличение глубины максимального протаивания в лесу после прохождения пожаров. Причем это наблюдается лишь через год. S.W. Brown (1966), с соавторами сообщает увеличение глубины сезонного протаивания на 140 - 160% от исходного после пожара (через 4 года) по чермной елью в Восточной Аляске. R.W. Wein (1971), наблюдал близ Фербенкса (Аляска) под 100 - летней канадской елью после пожара аналогичный прирост протаивания. При этом зимой промерзали под естественным покровом шло более интенсивно, чем под гарью.

По наблюдениям J. R. Mackey (1977), интенсивное увеличение мощности сезонного протаивания отличаются в первые 4 - 5 лет е пожара, по истечению этого срока после нарастания резко затухает, хотя оно продолжается еще в течении почти 8 лет. Противоположностью мнения придерживается L.A. Viereck (1973), который отмечает незначительное изменение глубины протаивания на гревшем участке под черной елью близ Фербенкса.

Таким образом, материал, изложенный в предыдущих главах свидетельствует об опускании верхней границы многолетней мерзлоты под воздействием лесных пожаров.

3.1.3 Влияние на растительный покров

По исследованиям Р.В. Чугуновой (1964) и И.А. Щербакова с соавторами (1979), даже при низовых пожарах слабой интенсивности отмечается почти полное уничтожение мохово-лишайникового и травянисто - кустарникового покрова, а также существенное повреждение подлеска и подроста. Пожары средней интенсивности сопровождаются гибелью молодняка I-II класса возраста и снижением средневзвешенной сортности крупной и средней деловой древесины на 10-20%.

Устойчивые низовые пожары из-за сильного повреждения корневой системы сопровождаются высоким отпадом в древостоях вследствие вывала деревьев. В мерзлотных почвах у сосны корни развиваются и распространяются более глубоко, чем у лиственниц. Поэтому лиственные леса всегда отмечаются большим после пожарным вывалом деревьев по сравнению с сосновыми. Сосновые леса вследствие почти постоянной подготовленности к возгоранию напочвенного покрова более пожароопасны, чем лиственничники. Тем не менее первые из-за меньшего повреждения корней огнем и меньшей смолистости деревьев менее страдают от пожаров, чем вторые.

По многолетним стационарным наблюдениям исследователей, установили дифференцированный характер восстановления различных ярусов растительности в лесу после прохождения пожаров. Пионерами лесов на горах в сухих и средневлажных листопроизрастаниях являются маригация и политрихум, а в высоко увлажненных - цератодон пурпурный.

Эти мхи недолговечны и через 5-8 лет вытесняются другими видами: на сухих почвах лишайниками и ксерофитными видами рода политрихум, а на сырых - гигрофитными видами того же рода. Лишайники на гарях появляются позже, чем мхи. Период их полного восстановления длительный, не менее 25-30 лет.

Из травянистой растительности обгоревшие участки леса в первую очередь осваивают иван-чай, достигающий кульминационного развития на 2-3-й год после пожара и на 4-5-м году уступающий свое господствующее положение вейнику и осокам. В дальнейшем к ним присоединяются отдельные виды разнотравья (василисник малый, герань ложносибирская, хвощ полевой, костяника, сасюрея пильчатая, кровохлебка лекарственная).

На сухих участках иван-чай чувствует себя плохо и, не достигая максимального развития, со временем полностью вытесняется толокнянкой боровой. Если после пожара остаются отдельные куртины или даже единственные ее экземпляры, то она очень быстро достигает допожарного состояния. На влажных гарях первоначальная стадия иван-чая сменяется длительной (до 10-12 лет) вейниковой, переходящей затем в брусничковую. Быстрое восстановление брусники связано с протеканием ее развития двумя путями - вегетационным и семенным. Восстановление кустарников на гарях происходит убыстренными темпами, уже через 3-5 лет кустарниковый ярус достигает допожарного состояния (Чугунова, 1964). Только на участках, пройденных низовыми затяжными пожарами, где полностью погибает кустарниковая растительность, восстановительный процесс затягивается до 10-15 лет. Хорошей после пожарной восстановительной способностью обладают почти все виды кустарников мерзлотных областей, за исключением кедрового стланика. Наиболее жизнеспособны впервые годы на черных гарях смородина и шиповник.

На гарях заметно улучшаются питательный режим почвы и физические условия произрастания растительности. Все это создает благоприятные предпосылки для первоначального этапа восстановления древесного яруса. Основными определяющими факторами являются источники семенного материала и сохранность семян древесных растений в верхних слоях почвы, в том числе и в обгоревшей ее части. При благоприятных условиях, по наблюдениям многих исследователей (Ткаченко, 1952; Стариков, 1958; Чугунова, 1964; и др.), имеется вполне обоснованная вероятность возобновления гарей за счет почвенного запаса семян. Естественно, за исключением тех случаев, когда при сильных пожарах интенсивному воздействию огня подвержены не только верхние слои почвы, но вместе с ними и семена древесных пород.

Таким образом, пожары, почти полностью уничтожая допожарный подрост, создают вполне благоприятные условия (при наличии семенного материала) для восстановления послепожарного подроста. Интенсивное развитие травяного покрова оказывают на него задерживающее влияние. Тем не менее, исследователи, изучавшие этот процесс в мерзлотных областях, отмечают исключительно дружное восстановление первоначального подроста почти на всех типах гарей. Причем восстанавливаться, как правило, исходный тип леса, хотя в первоначальной стадии развития подроста главенствующие положение может занимать и подрост некоренного типа леса. Захват господствующего положения породами коренного типа леса идет примерно 50-60 лет. Только в условиях чрезвычайно усиленного развития ерников этот процесс может затягиваться на еще более длительные сроки. Такая стабильная картина восстановления коренного типа лесной растительности на гарях мерзлотных областей связана с особенностями формирования на них гидротермического режима почв. В легких почвах, протаивающих глубоко и заметно иссушающихся, может произрастать лишь подрост сосны, тогда как в хорошо увлажненных и плохо прогреваемых тяжелых почвах жизнеспособными оказываются лиственничные молодняки.

Сосновые молодняки уступают свои позиции лиственнице на легких почвах только в тех редких случаях, когда по какой - то причине максимальная мощность сезонного протаивающего слоя резко уменьшается и запас почвенной влаги в корнеобитаемой толще увеличивается. В естественных условиях при сильной загущенности соснякового молодняка и сильного затенения поверхности почвы иногда отмечаются повышение уровня мерзлоты и некоторое увеличение влажности почвы непосредственно в надмерзлотных минеральных горизонтах. Корни растений преимущественно размещаются в слое 0-60 см, поэтому в верхней метровой толще они постоянно испытывают недостаток в почвенной влаге. Лиственничный подрост здесь не выдерживает острой водной конкуренции с сосновым подростом, если даже первый первоначально как-то внедряется.

В целом для восстановления лесной растительности после устойчивых низовых пожаров в условиях Канады требуются 50-100 лет. Эти данные созвучны с высказываниями отечественных исследователей.

3.1.4 Влияние на животный мир

В практике ведения охотничьего хозяйства издавна отмечено, что лесные пожары. Вызывая на гарях бурное развитие травянистой и кустарниковой растительности, способствуют увеличению численности крупных млекопитающих (лосей, оленей, косуль) и зайца-беляка, а так же мелких грызунов. Другими словами, гарях улучшаются условия питания этих животных, что, в свою очередь, по пищевой связи обуславливает и появление плотоядных представителей фауны. Их экскременты в определенной мере стимулируют развитие почвенной микрофлоры в лесу. Это, безусловно, положительный экологический фактор. Вместе с тем нередко пожары, точнее их последствия, могут быть причины появления и интенсивного развития энтомовредителей, которые играют решающую роль в отпаде древостоев после пожаров и в снижении товарных их качеств.

По наблюдениям А.И. Аверинского (1971, 1974), в юго-западных районах Якутии на участках, пройденных лесными пожарами, наблюдается концентрация и активное размножение стволовых вредителей. При этом прослеживается тенденция первоначальной их локализации в сильно ослабленных и поваленных в результате пожара деревьев, то есть эти места становятся первоначальными очагами дальнейшего расширения ареала вредной для леса энтомофауны. Причем наибольшую опасность в качестве таких очагов представляют спелые древостои после продолжительных низовых пожаров.

3.1.5 Влияние на микроклимат

Пожары, уничтожая травянисто- кустарниковый покров и повреждая древостой, резко изменяют структуру теплового баланса. В результате разреживания общего растительного покрытия приход солнечной радиации на дневную поверхность заметно возрастает, а ее зачернение снижает отражательную способность (альбедо) поверхности. В связи с этим тепловой поток в почву увеличивается, особенно возрастает доля тепла, расходуемая на протаивания и прогревание почвы. В первые годы после пожара большая доля теплового потока в почву расходуется на фазовые переходы почвенной влаги, поэтому мощность сезоннопротаивающего слоя увеличивается незначительно. В это же время из-за отсутствия травянистого покрова основной расход почвенной влаги приходится главным образом на физическое испарение и транспирацию древесной растительности)последняя зависит от интенсивности пожара), что способствует увеличению доли расхода тепла на турбулентный теплообмен. С этим связана более высокая температура воздуха на гарях, чем в естественном лесу. Резко возрастает температура на поверхности почвы и в самом приземном слое воздуха.

В зимнее время на гарях, занимающих значительные площади, особенно в условиях слабого развития кустарничкового покрова, происходит заметное распределение снежного покрова, что способствует более сильному выхолаживанию их корнеобитаемой толщи. Но на гарях весной сход сниженного покрова наблюдается в более ранние сроки, чем под лесом. Поэтому создаются благоприятные условия для ранней вегетации травянистых и кустарниковых растений. Очевидно с этим связано то, что в первых числах августа в Центральной Якутии на гарях собирают обильные урожай смородины, тогда как под лесом смородина и малина поспевает только в последней декаде этого месяца.

Из изложенного можно заключить, что лесные пожары оказывают весьма сложное влияние на окружающую среду, как отрицательное, так и положительное.

В условиях слабого разложения растительного спада и недостаточной минерализации органических веществ в почве накопление горючего материала в лесах мерзлотных областей, очевидно, происходит в размерах, достаточных быть источником для возникновения лесных пожаров в засушливые периоды года. При такой ситуации избежать лесные пожары в мерзлотных регионах, занимающих огромные территории, трудно контролируемые специальной лесной пожароохранной службой, практически невозможно. В этих условиях целесообразна, видимо, организация искусственных регулируемых пожаров в лесах, не ожидая естественного наступления острой пожароопасной обстановки в результате накопления большой массы горючего материала. Благоприятным моментом проведения таких палов может быть весенний период до наступления вегетации растительности, когда вероятность сгорания всего напочвенного покрова из-за малого протаивания почвы и хорошей влагонасыщенности органического горизонта почвы незначительна.

Регулируемые палы следует организовывать в годы с предшествующей сухой осенью, что позволяет уничтожить горючий материал, расположенный в самых поверхностных слоях почвы. Такие пожары, при которых будет сгорать моховый покров, способствуют не только улучшению питательного режима, но и повышению тепловых ресурсов корнеобитаемой толщи. Основное назначение - избежать сильных лесных пожаров, уничтожающих лесной покров и приводящих к сгоранию большой массы почвенного органического вещества, а при влагонасыщенности почвогрунтов вызывающих их сильнейшую поверхностную деформацию.

Заключение

В специфических почвенно-климатических условиях криолитозоны влияние лесных пожаров на свойства и режимы почв многообразно и строго дифференцированно по отдельным подзонам таежной зоны.

В целом после лесных пожаров существенно меняется почвенный фактор экологической обстановки: изменяются свойства почв и их режимы. Приведенные трансформации, происходящие в лесных почвах, зависят от почвенно-растительных, климатических условий, от типа и интенсивности пожара.

В подзоне северной тайги уничтожение пожарами сильной интенсивности мощного мохового покрова вызывает более значительные и продолжительные во времени изменения в свойствах почв, чем пожары слабой и средней интенсивности в средней тайге.

В лесах мерзлотных областей из-за слабого разложения растительного опада и недостаточной минерализации органических веществ в почве происходит интенсивное накопление горючего материала, создающее периодически острую пожароопасную обстановку. В такой ситуации целесообразна по мере необходимости организация искусственных пожаров (полов), благоприятным моментом проведения которых может быть весенний период до наступления массовой вегетации растений. В это время вероятность сильного сгорания всего напочвенного покрова незначительна.

Список используемой литературы

1. Арефьева З.Н. Влияние огня на некоторые биохимические процессы в лесных почвах.- «Труды Ин-та биологии УФАН», Свердловск, 1963 вып.36.

2. Арефьева З.Н., Колесников Б.Н. Динамика аммиатичного и нитратного азота в лесных почвах Зауралья при высоких и низких температурах.- «Почвоведение», 1964, №3, с.30-40.

3. Горбачев В.Н. Почвы Нижнего Приангарья и Енисейского Кряжа. - М.: наука, 1967.

4. Горбачев В.Н. Почвы Восточного Саяна.- М.: наука, 1978.

5. Горбачев В.Н., Дмитриенко В.К., Попова Э.П. Почвенно-экологические исследования в лесных биогеоценозах. Н.: наука, 1982.

6. Горбачев В.Н., Попова Э.П. Почвенный покров южной тайги Средней Сибири. Нов-к.: наука, 1992.

7. Горбачев В.Н. Горно-таежные перегнойные почвы кедровых лесов циклонической провинции Восточного Саяна //Лесные почвы Алтая - Саянской области, - Красн-к, 1977-с.15-29.

8. Исаев В.Н. Поверхностный и внутри почвенный сток на вырубках темнохвойных лесов Среднего Урала//Лесоведение.- 1970.-№1- с.69-74

9. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы //Лесная промышленность. М: 1981.

10. Мелехов И.С. Об отложении лесной подстилки в зависимости от типа леса//Труды Архангельского лесотехн. Ин-та, 1957, №17, с.124-138.

11. Биологические процессы в лесных почвах Сибири /отв. Ред. Вишнякова З.В. Курсунов В. М, - Красноярск, 1980.

12. Попова Э.П. состав и физические свойства подстилок на разновозрастных гарях в Приангарских сосняках// агрономические исследования почв Средней Сибири, - Красноярск, 1975, 30 с.

13. Попова Э.П. Биологическая активность Красноярской местности. Авторед. конд. дис., - Красноярск, 1977, 30 с.

14. Попова Э.П. Азот в лесных почвах.- Новосибирск: наука, 1983.

15. Побединский А.В. Сосновые леса Средней Сибири и Забайкалья. - М.: наука, 1965, -268с.

16. Побединский А.В. Влияние лесохозяйственных мероприятий на водоохранно-защитную роль лесов. - М.: Лесная промышленность, 1975. - 47с.

17. Поздняков Л.К. Гидроклиматический режим лиственных лесов Центральной Якутии, - М.: 1963, МЧС.

18. Поздняков Л.К. Лес и вечная мерзлота, - Новосибирск: наука. Сиб. отд-ие, 1983.

19. Ремезов Н.П. Химия и генезис почв.- М.: 1989.

20. Сорокин Н.Д. Микрофлора почв различных типов сосновых лесов Среднего Приангарья. Авторед. канд. дис.- Красноярск, 1975. 22с.

21. Ткаченко М.Е, Общее лесоводство. - М.-Л.: Гос. лесоиздат., 1952-600с.

22. Фирсова В.П. Лесные почвы Свердловской Области и их изучение под влиянием лесохозяйственных мероприятий. - «Труды института экологии», - Свердловск, 1969, вып. 63, с. 146-160.

23. Частухин В.Л., Николаевская М.А. Биологический распад и ресинтез органических веществ в почве. -Л.: 1969, 32с.

24. Щербаков А.П. Опыт применения лиственной диагностики для определения потребностей сосны в азоте и фосфоре.- В кн.: Физиологическое обоснование системы питания растений, - М, 1964, с.324-332.

Размещено на Allbest.ru