Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные представления о пирогенных свойствах древесных пород 11
Глава 2. Район и объекты наблюдений, программа и методология исследований 41
2.1 Район и объекты наблюдений 41
2.2. Программа и методология 65
Глава 3. Пирологическая характеристика лесов 70
Глава 4. Огнестойкость лиственницы гмелина в северной тайге 100
4.1. Огнестойкость кроны 110
4.2. Огнестойкость ствола 116
4.2.1. Формирование нагара 122
4.3. Огнестойкость корней 136
Глава 5. Пожароустоичивость северотаежных лиственничников 145
Глава 6. Пирофитность лиственницы гмелина с позиций жизненных стратегий 183
6.1. Основные факторы, обусловливающие пирофитность 183
6.2. Естественное возобновление лиственницы Гмелина как показатель пирофитности 200
6.3. Теоретическое обоснование жизненных стратегий лиственницы Гмелина 228
6.4. Механизм удержания лиственницей Гмелина жизненных позиций в северной тайге 238
Глава 7. Вопросы охраны северных лесов 249
7.1. Краткое состояние вопроса 249
7.2. Исходные положения 256
7.3. Постановка задачи 258
7.4. Вывод обобщенного алгоритма оптимальной сети точечных лесопожарных объектов 262
7.4.1. Формализация задачи 262
7.4.2. Решение задачи 264
7.4.3. Пути снижения трудоемкости работ 270
7.5. Оптимизация размещения оперативных авиаотделений 272
7.6. Организация местного определения пожарной опасности в лесу 278
Заключение 285
Список использованной литературы 292
- Современные представления о пирогенных свойствах древесных пород
- Район и объекты наблюдений, программа и методология исследований
- Пирологическая характеристика лесов
- Пожароустоичивость северотаежных лиственничников
Введение к работе
Актуальность проблемы. Хозяйственное освоение северных территорий увеличивает вероятность возникновения пожаров и повышения горимо-сти лесов. Пожары отличаются здесь особенностями в силу специфичности почвешго-климатических условий, своеобразия лесных экосистем, повышенных запасов горючих материалов, смещения пожарного максимума на летние месяцы. Особенности пожаров и их лесоводствешш-экологических последствий в экстремальных условиях криолитозоны заставляют обратить на них пристальное внимание.
Идея и задачи исследований основаны на представлениях о своеобразии северотаежных лиственничных лесов Средней Сибири (Поздняков^ 1975, 1983, 1984, 1986; Абаимов и др., 1994, 1995, 1997) и специфике пожаров в них (Щербаков и др., 1979; Курбатский, Цветков, 1986, Матвеев, 1988, 1992, Цветков, 1991, 1998;Цыкалов, 1991; Софронов, Волокитина, 1995, 1998).
Лиственница Гмелина (Імгіх gmelinii (Rupr.) Rupr.) является основной лесообразующей породой северной тайги Средней Сибири. Поэтому знание устойчивости ее к пожарам на разных уровнях биологической организации имеет большое теоретическое и практическое значение. Оно необходимо для оценки санитарного состояния лесов, их экологического потенциала, проведения экологических экспертиз, прогнозирования послепожарных последствий, разработки хозяйственных рекомендаций. Вместе с тем, устойчивость лиственницы к воздействию пожаров в экстремальных условиях криолитозоны Средней Сибири исследована очень слабо. Известны лишь немногочисленные сведения (Матвеев, 1981, 1992; Софронов, 1991, 1998; Абаимов и др., 1991, 1996; Цветков, 1997, 2001; Волокитина, Софронов, 2002), различная целевая направленность которых не позволяет составить целостное представление о механизмах адаптации вида к воздействию лесных пожаров.
Возрастающие потребности общества в экологических и социальных функциях северных лесов заставляют обратить внимание на их сохранение и рациональное использование. Проблема приобретает особую актуальность в связи с долгосрочной стратегической сырьевой программой хозяйственного освоения северных территорий, принятой Министерством природных ресурсов России до 2020 года (Воцкий, 2004). Данное обстоятельство обусловливает настоятельную необходимость возрождения охраны лесов от пожаров, которая в настоящее время практически отсутствует.
В условиях чрезвычайной экстенсивности хозяйства и недостатке финансирования одним из главных вопросов охраны северных лесов является наиболее целесообразное размещение сил и средств пожаротушения на охраняемой территории. Для корректного решения этого вопроса необходима специальная методика. Из-за крайне редкой сети метеорологических станций большое значение при этом имеет установление пожарной опасности в лесу силами лесхозов, что требует разработки соответствующей системы местного ее определения.
Цель работы.
Исследовать устойчивость лиственницы Гмелина к пожарам в северной тайге Средней Сибири на разных уровнях биологической организации: орга-низменном, ценотическом, экосистемном.
Основными задачами исследования являлись:
Разработка пирологической характеристики северотаежных лесов Средней Сибири.
Оценка огнестойкости деревьев лиственницы Гмелина в подзоне северной тайги.
Характеристика пожароустойчивости лиственничных насаждений в экстремальных условиях криолитозоны.
Оценка пирофитности вида в условиях высоких широт. Теоретическое обоснование жизненных стратегий лиственницы Гмелина в экстремальных условиях Севера.
Разработка методики оптимального размещения сил и средств пожаротушения на охраняемой территории, включая систему местного определения пожарной опасности в лесу.
Научная новизна. Разработано представление о пирогснных свойствах древесных пород как комплексе морфологических и физиолого-биохшшческих адаптации, выработанном под воздействием поэюаров в процессе эволюции. Данное понятие интегрирует огнестойкость деревьев, пожа-роустойчивость насаждений и пирофитность формаций в некое единство -адаптивный потенциал, т.е. способность вида приспосабливаться к прямому и косвеїшоліу воздействию пожаров на различных уровнях биологической организации: организме і том, цеиотическом, формтщонном. Показано, что пирогенные свойства древесных растений являются понятием историчгскилі и эколого-географическим.
Исходя из представлений о пирогенных свойствах, на большом фактическом материале доказана низкая огнестойкость деревьев лиственницы Гмелина, слабая пожароустойчивостъ лиственничных насаждений и высокая пирофитность вида в северотаежных лесах Средней Сибири.
Для условий пирогенно-мерзлотной среды разработано теоретическое обоснование жизненных стратегий лиственницы Гмелина. Показано, что на ранних стадиях послепожарных сукцессии она является пирогенным эксплерентом^ реализующим адаптивную стратегию, свойственную R-отбору. В дальнейшем эксплерентное состояние сменяется на патиентное, и лиственница проявляет свойства пирогенного криопатиента. При этом наблюдается стратегия, характеризующаяся К-отбором.
Установлено, что северотаежные лиственничные экосистемы обладают импульсной пирогенной стабильностью. Они способны сохранять свою
структуру и функции, а также восстанавливаться после резких нарушений, вызванных воздействием пожаров.
Дано экологическое обоснование механизмов удержания лиственницей Гмелина своих жизненных позиций в экстремальных условиях криолитозо-ны. Отмечена специфическая двойственность биологических свойств вида, которая дает ему возможность существовать в пирогенно-мерзлотной среде. Показана роль пожаров как одного из главных условий существования лесных экосистем в высоких широтах.
Выработано экологическое понимание вопроса устойчивости лиственницы Гмелина к воздействию пожаров в экстремальных условиях криоли-тозоны.
Обобщена и формализована задача нахождения оптимальных сетей из точечных противопожарных объектов. Показана возможность ее решения с помощью методов многокритериальной оптимизации в варианте комплексного критерия оптимальности.
Практическое значение. Знание пирогенных свойств древесных пород необходимо для прогнозирования экологических последствий пожаров, в том числе для оценки жизненного состояния деревьев и древостоев после воздействия огня, выработки диагностических признаков устойчивости их к пиро-генному фактору, разработки хозяйственных рекомендаций по формированию пожароустойчивых насаждений, правил профилактических выжиганий под пологом древостоев.
Материалы диссертации вошли в Руководство по пожароуправлению в умеренных и бореальных лесах: «Guidelines on Fire Management in Temperate and Boreal Forests. Forest Protection Working Papers. Working Paper FPF/1 FAO, Rome, Italy. November 2002, 24 p.».
Методика оптимизации размещения точечных противопожарных объектов прошла опытно-производственую проверку в институте «Союзгипро-лесхоз», в Заудинском и Кабанском лесхозах Бурятии.
Система местного определения пожарной опасности в лесу прошла опытно-производственные испытания в Большемуртинском лесхозе Красноярского края и получила одобрение.
Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке инженеров лесного хозяйства на лесохозяйственном факультете СибГТУ по специальности 260400. Результаты исследований составили основу главы «Пожар как экологический фактор» учебного пособия по лесной экологии, подготовленного автором, и рекомендованного редакционно-издательским советом ВУЗа для студентов всех форм обучения.
Защищаемые положения.
Лиственница Гмелина в северной подзоне тайги отличается низкой огнестойкостью, что является региональной особенностью.
Спецификой лиственничных насаждений высоких широт является их слабая пожароустойчивость.
Лиственница Гмелина обладает высокой пирофитностью, которая означает высокую биоэкологическую адаптацию к условиям гаревого экото-па и выражается в способности заселять площади гарей,
Задача оптимального размещения сил и средств пожаротушения на охраняемой территории может быть решена методами многокритериальной оптимизации на основе комплексного критерия оптимальности.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены и многократно докладывались на различных совещаниях, семинарах, конференциях. Основные из них следующие.
Совещания в г. Красноярске в 1973, 1974, 1976 гг. по координации исследований природы лесных пожаров; совещания во Всесоюзном государственном проектно-изыскательском институте «Союзгипролесхоз» (Москва, 1977, 1978); семинар при ВДНХ СССР по передовым методам проектирования противопожарного устройства лесов (Москва, 1978); Первое Всесоюзное научно-техническое совещание «Горение и пожары в лесу» (Красноярск,
1978); межреспубликанская конференция «Горение и пожары в лесу» (Красноярск, 1984); Всесоюзный симпозиум «Биологические проблемы Севера» (Якутск, 1986); Всесоюзная конференция «Проблемы лесовосстановления в таежной зоне СССР» (Красноярск, 1988); международный симпозиум «Северные леса: состояние, динамика, антропогенное воздействие» (Москва, 1990); Всесоюзная научная конференция «Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера» (Архангельск, 1991); Всесоюзное совещание «Теория лесообразовательного процесса» (Красноярск, 1991); международная конференция «Fire in Ecosystems of Boreal Eurasia» (Krasnoyarsk, 1993); международная конференция «Asian ecosystems and their protection» (Ulaan-Baatar, 1995); международный симпозиум «Larix-98; World Resources for Breeding, Resistance and UtiUzation/ZIUFRO Interdivisional Symposium» (Krasnoyarsk, 1998); международное совещание «Assessment methods of Forest ecosystem status and sustainability» (Krasnoyarsk, 1999); международное совещание «Boreal forest and environment: local, regional and global scales» (Krasnoyarsk, 2002); международное совещание «3rd International Wildland Fire Conference and Exhibition (Sydney, Australia, 2003); Всероссийская конференция «Структурно-функциональная организация и динамика лесов» (Красноярск, 2004).
Личный вклад автора. Работа является результатом более чем 30-летних исследований. Тематика входила в планы НИР Сибирского отделения АН СССР и РАН. Автору принадлежит постановка задачи, разработка программы и методики исследований. Лично автором, либо при его непосредственном участии произведены сбор полевых материалов, обработка и анализ данных, обобщение результатов исследования, подготовка публикаций.
Исходные материалы. В основу работы положены дашіьіе наблюдений на 87 постоянных и временных пробных площадях, а также описания более чем 150 участков, обследованных без отбивки в натуре.
#1
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 57 печатных работах общим объемом более 42 п.л., в том числе одной монографии в соавторстве, одной зарубежной коллективной монографии, одном учебном пособии, а также в 54 статьях и материалах различных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, заключения и списка литературы. Объем рукописи составляет 347 страниц и включает 39 таблиц, 27 рис, список использованной литературы насчитывает 593 наименования, в том числе 87 — на иностранных языках.
Автор признателен д.с.-х.н., проф. Н.П. Курбатскому и д.т.н., проф. Г. А. Дорреру за научные консультации и постоянный интерес к работе,, а также д.б.н., проф. А.П. Абаимову за предоставленные фотографии.
Автор выражает благодарность д.б.н., проф. А.ГТ. Абаимову, д.с.-х.н., проф. П.М. Матвееву , д. б.н. С.Г. Прокушкину и д.с.-х.н. В.В. Фуряеву за
ценные советы, которые были учтены при подготовке рукописи диссертации.
Современные представления о пирогенных свойствах древесных пород
Лесные пожары являются одним из важнейших эколого-эволюционных факторов внешней среды, оказывающих определяющее влияние на леса с доисторических времен. На протяжеігаи многих тысячелетий они сопровождают лесные экосистемы с начала их возникновения до распада, трансформируя ход лесообразовательного процесса, всю динамику жизни лесных экосистем. Формирование лесов, размещение их по территории, состояние, продуктивность и другие, жизненно важные процессы, протекают под прямым и косвенным пирогенным воздействием. На эти обстоятельства указывали многие отечественные и зарубежные исследователи (Ткаченко, І931; Мелехов, 1948; Курбатский, 1964; Уткин, 1965; Санников, 1973, 1992; Фуряев, 1977, 1996; Davis, 1959; Brown and Davis, 1973; Спурр и Барнес, 1984; Одум, 1986).
Пожар, как экологический, эволюционный и филоценогенетический фактор, участвовал в формировании видов растений и растительности в целом задолго до начала деятельности человека (Работнов, 1978а). Следовательно, пирогенный фактор, воздействуя на растения и растительные сообщества в течение исторически длительного времени (многие тысячи поколений), обусловил возникновение разнообразных приспособлений, обеспечивающих их стабильность. Формируя определенные типы фитоценозов, огонь является, таким образом, одним из факторов филоценогенеза.
Известно, что пожары оказывают как прямое воздействие на лесные экосистемы, так и косвенное - через изменение экотопа. Обобщенная схема интегрального влияния пожара на основные компоненты биогеоценоза свет-лохвойных лесов разработана С.Н. Санниковым (1981, 1992). Им рассмотрены сопряженные пирогенные изменения, происходящие в сосняках и лиственничниках умеренной зоны северного полушария.
В связи с этим можно считать, что все леса, или подавляющее большинство из них - это пирогенные сообщества, т.е. возникшие и существующие в результате периодически повторяющихся лесных пожаров. При этом некоторые ценозы могут сохраняться лишь при условии периодического воздействия пирогенного фактора, т.е. являются пожарозависимыми системами. Формирование насаждений, снижение их пожарной опасности, повышение пожароустойчивости, невозможно без знания того, как реагируют древесные породы на огневые воздействия при лесных пожарах (Душа-Гудым, 1976).
Первые немногочисленные публикации о пожарах в лесах, произрастающих в зоне распространения многолетней мерзлоты (криолитозоне), стали появляться в нашей стране в 20-х годах прошлого столетия (Недригай-лов, 1927). За немногим исключением такие наблюдения проводились попутно с исследованием других вопросов и носили фрагментарный характер.
Систематизированные данные о природе лесных пожаров в условиях криолитозоны появились в ряде работ, начиная со второй половины XX столетия (Поздняков, 1953; Уткин, Исаев, 1962; Исаев, Уткин, 1963; Уткин, 1964; 1965, 1965а; Сныткин, 1971, 1971, 1974; Степанов, Яковлев, 1973; Забелин, 1976; Матвеев, Абаимов, 1978; 1985; Щербаков и др. 1979; Матвеев, 1980, 1981,1984, 1988, 1992; Матвеев, Мачернис, 1980; Курбатский, Цветков, 1987; Софронов, 1988, 1991, 1998; Матвеев, Усольцев, 1990, 1991; Софронов, Волокитина, 1990, 1995, 1996, 1998; Цветков, 1990, 1991, 1996, 1997, 1998, 1998а, 2001, 2001а, 2002, 2004; Абаимов и др., 1990, 1996, 1999, 1998, 2001, 2004; Курбатский, Цыкалов, 1991; Цыкалов, 1991, 1991а; Федоров, Климчен-ко, 2000; Волокитина, Софронов, 2002; Tsvetkov, 1995, 1996, 1998, 2002, 2003; Abaimov, Sofronov, 1996; Abaimov et. al., 1996, 1997, 1998а,б, 1999a,6, 2000 и др.).
Еще в начале прошлого века М.Е. Ткаченко (1931) отмечал, что лесные пожары как бы выполняют программу природы для поддержания некоторых растительных видов на Земле. Отношения между древесными порода ми и пожарами складывались в результате многовековой эволюции и носили характер динамического равновесия, т.е., в понимании Н.Ф. Реймерса (1990), некоторого баланса средообразующих факторов и природных процессов, приводящего к длительному (условно бесконечному) существованию экосистемы. Поэтому совершенно справедливо рассматривать пожар не только как экологический, но и как эволюционный фактор, оказывающий решающее влияние на филоценогенез основных лесообразующих пород (Санников, 1973, 1992; Фуряев, 1977, 1996; Шешуков, 1996; Спурр и Барнес, 1984; Davis, 1959; Brown and Davis, 1973).
В процессе эволюции древесные породы в той или иной степени приспособились к периодическому воздействию лесных пожаров на разных уровнях биологической организации - от клеточного до экосистемного. У них выработались многочисленные адаптации, направленные на сохранение своей экологической ниши при постоянном влиянии пирогенного фактора. Это обусловило определенную устойчивость видов на разных уровнях их биологической организации: отдельная особь, насаждение, лесная формация. Растения приобрели свойства, способствующие их выживанию при воздействии пожаров. Эти адаптации представляют собой некоторую совокупность защитных свойств, исторически приобретенных под влиянием пирогенного фактора, и способствующих устойчивому существованию вида. Их можно рассматривать как некие пирогенлые свойства, сформировавшиеся в результате длительного воздействия пожаров и поддерживаемые периодическим их повторением.
Район и объекты наблюдений, программа и методология исследований
Район исследований охватывает территорию северотаежных лиственничных лесов Средней Сибири. Исторически сложившееся название «Средняя Сибирь» относится к огромной территории от Енисея на западе до Лены на востоке (Средняя Сибирь, 1964). Наши исследования проводились в северо-западной части региона, в пределах Красноярского края и Енисейского меридионального трансекта IGBP, в административных границах Эвенкийского автономного округа. Наблюдения охватывают период с 1986 по 1999 гг. Схема района исследований и расположение опытных объектов показаны нарис. 2.1.
Выбор района исследований обусловлен большой экологической и социальной значимостью северных лесов, их высокой горимостью, слабой пирологической изученностью.
Территория отличается экстремальными условиями произрастания, которые характеризуются гипо- и гиперпессимальньгми значениями факторов среды, отрицательно влияющими на рост, развитие, размножение и расселение растений. Любая экстремальность определяется, как известно, наличием лимитирующего фактора, либо его предельными значениями (Кулагин, 1985).
В зоне сплошного распространения многолетней мерзлоты фактором, лимитирующим произрастание многих древесных пород, является дефицит тепла. Он обусловлен резкой континентальностыо климата, холодной и продолжительной зимой, очень коротким летом, близким залеганием верхнего уровня многолетней мерзлоты. Именно недостаток тепла ограничивает произрастание здесь многих видов древесных и травянистых растений.
Температурный режим обусловливает специфику почво-и лесообра-зовательного процессов. В связи с этим известны даже предложения о включении температурного режима почвы как фактора, имеющего по закону минимума большое значение, в схему типов леса северных экосистем (Софро-иов, Волокитина, 1998). Данный фактор проявляется в глубине летнего оттаивания почвы, обусловливает своеобразный гидро-термический режим территории, региональные особенности морфологической структуры лесного покрова.
Характеристику основных параметров климата, рельефа, лесного покрова, пирологическую характеристику лесов региона исследований мы со-ставили, опираясь на материалы Справочника по климату (1969, 1970), Атласа лесов СССР (1973), Атласа СССР (1985), Атласа Красноярского края и Республики Хакасия (1994), книг «Природные условия Красноярского края» (1961), «Восточная Сибирь» (1963), «Средняя Сибирь» (1964), «Леса СССР, т. 4» (1969), «Общее мерзлотоведение» (1974), «Равнины и горы Сибири» (1975), «Лесные экосистемы Енисейского меридиана» (2002), а также на собственные исследования. Использование других источников будет отмечено дополнительными ссылками в тексте.
Территория исследований расположена в пределах двух широтных биоклиматических поясов: субарктического (лесотундра) и бореального (подзона северной тайги) (Абаимов и др., 1991). В долготном направлении она занимает средне-сибирский сильноконтинентальный биоклиматический сектор.
Климат холодный, резкоконтинентальный. Индекс континентальности достигает 90-95 с возрастанием в направлении с запада на восток. Регион характеризуется наибольшей степенью континентальности в Сибири. Различия между среднемесячными температурами самого теплого и самого холодного месяца превышают 52С. Максимальная разность температур января и июля достигает 95С. Велики также различия между дневными и ночными темпе ратурами, которые летом могут достигать 25-30 С. Большая амплитуда температур и континентальность климата наблюдается только в Якутии, где в районе Верхоянска индекс континентальное составляет 100. Зима в регионе исследований очень холодная, характеризуется слабой ветровой активностью и небольшим количеством осадков. Распределение их по территории в значительной степени связано с рельефом местности. Лето короткое, жаркое, нередко с длительными засушливыми периодами.
Часть территории расположена за Северным полярным кругом (6633 с.ш.). Летом наступает полярный день различной продолжительности в зависимости от широты местности, а зимой - полярная ночь.
Продолжительность безморозного периода на территории неодинакова. В северной части безморозный период неустойчивый, продолжительность его составляет 43-63 дня. В центральной части безморозный период увеличивается до 57-76 дней. Однако заморозки могут наблюдаться в течение всего лета.
Среднегодовое количество осадков различно. В западной и северозападной частях выпадает 400-550 мм, в горах Путорана - до 700 мм. В восточной же части количество осадков снижается. На долю жидких и смешанных осадков на разных метеостанциях приходится порядка 60-70% от общего их количества. Наиболее дождливыми месяцами являются июль и август. Количество осадков уменьшается в восточном направлении. Среднегодовая скорость ветра изменяется в пределах 2-5 м/сек. В летний период года преобладающими являются ветры западных направлений, в зимний - южных. Из приведенных климатических данных следует, что пожароопасный сезон очень короткий. Однако в период засух он может быть чрезвычайно напряженным.
Пирологическая характеристика лесов
Северные леса являются одним из наиболее важных природных объектов, обеспечивающих устойчивое состояние биосферы (Беломорская декларация, 1990). Занимая огромные территории, они имеют большое климатическое, почвозащитное, водорегулирующее значение, являются местом обитания животных, хранилищем генофонда.древесных пород.
В настоящее время признано, что экологическое значение северных лесов гораздо важнее их сырьевого потенциала. Эти леса выполняют средо-образующие и защитные функции, поддерживают и сохраняют хрупкое природное равновесие в экстремальных условиях Севера. Сырьевой же их потенциал характеризуется мелкотоварностью древостоев, низкими запасами древесины, рассредоточенноетью по площади. При этом территории отличаются практически полным отсутствием транспортных путей и труднодоступ-ностью лесов.
Северные леса, как известно, являются естественным стабилизатором окружающей природной среды (Курлович, Спирина, 2000), а, кроме того, -хранилищем органического углерода (Уткин и. др., 2003). Их повреждение и уничтожение приводит к резкому изменению экологических условий, нарушению природного равновесия. Из сказанного очевидно, насколько велика роль лесных экосистем в поддержании экологического равновесия природных сообществ высоких широт.
Кроме того, огромные территории лишайниковых лиственничных лесов являются пастбищами северных оленей. Как подчеркивают Э.Н. Фалале-ев и С.С. Шанин (1974)„ северные леса имеют исключительно большое охотничье-промысловое значение, представляя собой кормовые угодья для пушных зверей и места гнездования боровой дичи. В них же имеются большие запасы дикорастущих ягод.
Наряду с этим лесные экосистемы высоких широт имеют огромное социальное значение, представляя собой среду проживания коренных народов Севера, основу сохранения и развития их традиционных промыслов, национальных обычаев и самобытной культуры. В связи с этим они нуждаются в разработке региональных нормативов, регламентирующих хозяйственную и природоохранную деятельность (Чертовской и др., 1987; Абаимов, Бондарев, 1994; Абаимов, Софронов, 1997; Абаимов и др., 1997). Из-за низкой продуктивности, своеобразной возрастной и пространственной структуры редколесий Крайнего Севера применение нормативов, составленных для таежных лесов Восточной Сибири, практически невозможно (Bondarev, 1997).
Северотаежные леса Средней Сибири представлены в основном лиственничниками. По разным оценкам они занимают от 37 до 43% лесопокры-той площади страны. Произрастая на обширной территории в различных ле-сорастительных условиях и формируя как чистые по составу, так и смешанные насаждения, листвешшца дифференцируется на ряд видов, экотипов и популяций. Эколого-географическая изменчивость в пределах неразрывного ареала лиственницы выражается в качественном и количественном проявлении признаков деревьев и соотношении их в составе насаждений (Авров, 1996).
Среди лиственничных лесов около 83% площади занимают древостой с преобладанием лиственницы Гмелина и Каяндера (Абаимов, Милютин, 1995). Эти виды лиственницы сформировались в плейстоценовую эпоху и занимают, соответственно, порядка 35 и 48% территории лиственничных лесов России.
И.С. Мелехов (1992) подчеркивал, что в связи с мощным антропогенным воздействием на окружающую среду, нарушением природного равновесия, планетарное экологическое значение бореальных лесов, как стабилизатора биосферы, становится очевидным. Поэтому сохранение, рациональное использование и воспроизводство, повышение глобальной экологической роли лесов бореального пояса является международной проблемой, которая должна решаться на мировом уровне.
Вместе с тем известно, что северные леса являются чрезвычайно уязвимыми экосистемами. Под влиянием внешних стрессовых воздействий они на длительное время могут деградировать, терять свою стабильность, утрачивать экологический потенциал (Крючков, 1987; Абаимов, 1997; Abaimov et al., 1997, 2002).
Одним из главнейших факторов, оказывающих глубокое и всестороннее влияние на леса Севера в течение всей истории их существования, являются пожары. Считается, что современные лесные экосистемы практически полностью послепожарного происхождения, или же сформировались под влиянием неоднократного огневого воздействия. Можно утверждать, что пожары от молний сопровождают развитие растительного покрова со времени возникновения близких к современным климатическим условиям, т.е. на протяжении сотен тысячелетий (Курбатский, 1980). Практически нет ни одного участка леса, который в тот или иной период времени не испытал бы пиро-генного воздействия. В качестве подтверждения сошлемся на В.В. Фуряева (1974, 1986), по данным которого в центральной части бассейна Подкамен-ной Тунгуски почти на 100% территории насаждения являются послепожар-ными производными типами леса, которые возникли и сформировались в результате неоднократно повторяющихся в прошлом пожаров и вызываемых ими пирогенных сукцессии. В целом же автор считает, что всю зону тайги можно рассматривать как территорию, на различных участках которой в течение сотен лет периодически возникали лесные пожары. Поэтому современные насаждения, по существу, представляют собой определенные этапы восстановительных послепожарных сукцессии.
По данным Вальтера (Walter, 1973; цит. по Работнов, 1978) следы пожаров в лесах были обнаружены даже в отложениях каменноугольного периода. Поэтому имеются все основания утверждать, что размещение, формирование и развитие лесных экосистем протекает под длительным, прямым и косвенным влиянием повторяющихся пожаров.
По мнению С.Н. Савинкова (1984) пожары, в силу своего многократного и мощного воздействия на популяции и биоценозы в течение многих тысяч поколений, являются существенным экологическим механизмом эволюционного процесса. Аналогичных взглядов придерживается В.В. Фуряев (1996), который считает, что вслед за климатом, почвой и рельефом, пожары представляют собой наиболее важный природный экзогенный фактор. Они во многом определяют почвообразовательные и лесообразовательньте процессы, возобновление, рост, структуру, динамику, пространственное размещение, разрушение лесных экосистем. К подобному выводу пришла и Л.В. Буряк с соавторами (2003), которая на основе сопоставления колебаний климата с развитием светлохвойных формаций, считает, что пожары являются одним из важных факторов фило-ценогенеза светлохвойных насаждений.
Пожароустоичивость северотаежных лиственничников
Как известно, стратегия охраны лесов от пожаров основана на концепции, предусматривающей обязательное тушение всех пожаров без исключения. Однако изменившиеся экономические условия в стране, а также понимание и признание позитивной роли огня заставляет вырабатывать принципиально иную концепцию охраны лесов от пожаров.
В настоящее время во всем мире происходит пересмотр отношений к пожарам, как к исключительно негативному внешнему фактору, с которым необходимо бороться во всех, без исключения, случаях. По мере накопления новых знаний об экологической роли лесных пожаров появилось понимание и их позитивного значения. В результате, на смену концепции борьбы с лесными пожарами во многих странах мира постепенно приходит концепция пожароуправлепая, предусматривающая, помимо тушения пожаров, использование положительного влияния пирогенного фактора на леса (Рупе, 1984; Hasary, 1995; Валендик, 1996а; Шешуков, Громыко, 2002).
Данная концепция достаточно гибкая и предполагает, в зависимости от природных условий, комплекс мер от полной ликвидации пожаров до их контролирования в намеченных границах, когда они не наносят существенного экономического и экологического ущерба. Это способствует предупреждению возникновения в будущем разрушительных пожаров и увеличению биоразнообразия лесных экосистем (Контролируемые выжигания..., 2001).
За рубежом отношение к пожару, как к естественному, природному экологическому фактору, который является как бы «...частью климата...», и к которому биотические сообщества адаптируются так же как, например, к температуре или влажности, стало формироваться еще в 60-70 годы прошлого столетия (Одум, 1975, 1986). Более того, известные американские экологи Стефан Спурр и Бертон Барнесс (1984) утверждают, что, если рассматривать роль пожаров в долговременном аспекте времени (тысячи лет), то, с точки зрения «циклической истории» лесов, пирогенное влияние нельзя считать нарушающим фактором. Указывая на тесную связь пожаров с лесными экосистемами, авторы пришли к заключению, что «если смотреть на эту проблему в масштабе веков, пожар всегда был скорее составной частью эволюции и существования леса, чем нарушением» (с. 357). Напротив, исключение пожаров из жизни леса будет нарушением при эволюционном развитии растительности, т.к. это противоречит естественному ходу процессов роста и развития лесных сообществ. Таким образом, пожар является составной частью природы, он как бы «запрограммирован ею». Опыт прошлого свидетельствует, что «после многих лет бесплодных попыток полного исключения пожара лесоводами ... была повсеместно принята практика «преднамеренного», или «контролируемого», выжигания для того, чтобы снизить опасность верховых пожаров...» (Спурр, Барнесс, 1984, с. 352).
Жизнедеятельность и само существование многих лесных видов, а также растительных сообществ на Земле регулируется пирогенным фактором. Их жизнь начинается и заканчивается вместе с пожаром. Это так называемые «пожарозависимые» древесные породы, такие, например, как сосна Банкса, скрученная широкохвойная, дугласия и другие. Например, леса из дугласии Тихоокеанского Северо-Запада своим происхождением обязаны исключительно пожарам (Cooper Charles F., 1961). А длиннохвойная сосна, по мнению автора, «...почти идеально приспособилась к пожарам» (с. 111). Зависимость семеношения многих северо-американских видов сосны от лесных пожаров отмечал также и В. Хендриксон (Hendrickson, 1972).Таким образом, пожары являются неотъемлемой частью среды в течение всей жизни леса. Мозаичный характер растительности, природное биоразнообразие, характерное для лесных экосистем, формируется в первую очередь под влиянием повторяющихся пожаров небольшой силы.
К. Дэвис (Davis, 1959) справедливо отмечает, что «...пожар - не посторонний фактор в лесу» (с. 31). Вместе с рядом негативных последствий, пожары во многих случаях оказывают положительное влияние на лесные косистемы. Так, например, пожар является «...главным фактором, сохраняющим значительную долю желтой сосны в некоторых типах леса» (с. 34). При усиленной борьбе с лесными пожарами природная экологическая тенденция, как указывает автор, будет направлена на преобладание менее стойких, а также менее ценных спутников сосны желтой. В связи с этим, практика ведения лесного хозяйства должна исходить из «...пожарной истории и чувствительности лесов к пожарам» (с. 36). Аналогичная точка зрения на экологическую роль лесных пожаров высказана и в более позднем издании монографии американских пирологов (Brown, Davis, 1973).
Й.С. Мелехов (1990) также указывал, что лесные пожары являются одним из факторов и элементов природной динамики лесов, которая способствует их формированию и сохранению.
Концепция пожароуправления как раз и предполагает некое равновесие между практическими задачами борьбы с пожарами и необходимостью выполнения ими своих естественных позитивных функций (Hasary, 1995). Ее реализация предусматривает приоритетно-выборочный подход к тушению лесных пожаров (Шешуков, Громыко, 2002). Это составляет суть дифференцированной охраны лесов. Усилия лесопожарной охраны в данном случае будут направлены не на тушение всех пожаров, независимо от конкретной опасности каждого из них, а на защиту экологически и социально важных угодий, которым пожары действительно угрожают разрушением (Груманс, Стельмахович, 2003).
Кроме сказанного, следует иметь в виду, что большие периоды времени между пожарами приводят к накоплению значительных запасов лесных горючих материалов. Когда же в засушливую погоду возникают лесные катастрофические пожары, то они распространяются на огромные территории и экологические последствия их бывают наиболее тяжелыми и трудно предсказуемыми. Поэтому полное исключение огня из жизни лесных экосистем в настоящее время представляется практически невозможным и экологически, по-видимому, нецелесообразным (Mutch, 1970; Kellehouse, 1978; Pyne, 1984;
Валендик, 1996, 1996а; Коровин, 1988). Такой точки зрения придерживаются многие другие отечественные и зарубежные специалисты, которые неоднократно отмечали не только отрицательные, но и положительные последствия воздействия пожаров на лесные экосистемы.
В связи с этим, Н.П. Курбатский (1964а, 1980) одной из важнейших задач лесной пирологии считал отыскание путей создания пожароустойчи-вых фитоценозов, учитывая их экологические свойства. В.В. Фуряев и Л.П. Злобина (1989) также отмечали, что успешное решение проблемы охраны лесов от пожаров не должно сводиться только к недопущению их возникновения и распространения. Необходим поиск путей и способов формирования пожароустойчивых насаждений, что является важной лесоводственной проблемой и представляет собой одно из ключевых направлений в лесной пирологии (Фуряев, Качаев, 1999). Большое значение при этом имеет оценка пожароустойчивости лесов, ее прогнозирование и возможное повышение специальными хозяйственными мероприятиями.
