Степные пожары РК. Обзорные статьи самарская Лука проблемы региональной и глобальной экологии. 2011. Т. 20, С. 430
 Скачать 260.32 Kb.
|
|
каменистые степи (Юго-Восток..., 1971; Растительность.., 1980). Они обычно располагаются на кру- тых водораздельных склонах, коренных берегах речных долин и в крупных бал- ках. Растительные сообщества приурочены к эродированным почвам, что заметно отражается на их структуре. Класс формаций «каменистые степи» включает группу дерновиннозлаково-разнотравных формаций. В ее составе преобладает ковылковая формация, объединяющая ассоциации с доминированием Stipa lessingiana Trin. et Rupr. Каменистые степи, по мнению многих исследователей, в течение длительно- го времени являются природным рефугиумом для многочисленных реликтовых и эндемичных растений (Двуреченский, 1997; Михно, 1997; Горчаковский, 1997, 2000; Чибилев, 1998, 1999; Микулин, 2000). 20 Особый интерес в этом плане представляют каменистые степи Жигулей, пред- ставленные небольшими фрагментами – от нескольких десятков квадратных мет- ров до достаточно крупных участков площадью в несколько гектаров (Чап, Саксо- нов, 1999). Склоны с крутизной 25 и более градусов почти полностью лишены поч- венного слоя в результате постоянного смыва, осыпания верхних горизонтов и оползневых явлений, порой условия существования растений становятся критиче- скими. Зональными для территории Высокого Заволжья являются луговые степи (Ильина, Устинова, 1990), которые сильно пострадали в агрикультурный период и ныне обычно сопровождают лесные массивы, прилегая к их краю. На открытых местах они чрезвычайно редки, произрастают на водораздельных плато, пологих склонах и увалах, коренных берегах рек на тучных и выщелоченных черноземных почвах. Степи отличаются высокотравными сообществами. Злаковая основа луго- вой степи сложена ксеромезофитными злаками: Stipa pennata L., Poa angustifolia L., Phleum phleoides (L.) Karst., Bromopsis inermis (Leyss.) Holub, Dactylis glomerata L. Такие степи характеризуется богатым разнотравьем и высокой урожайностью зе- леной массы, в связи с чем они традиционно использовались как сенокосные уго- дья. Зональная растительность степной зоны представлена настоящими, или ко- выльно-типчаковыми степями, подвергшимися распашке при освоении целин- ных и земель в середине прошлого столетия. Ныне на их месте находятся посевы сельскохозяйственных культур или молодые залежи с растительностью «бурьяни- стого типа» (Устинова, 2000; Ильина Н.С., 2003). Участки степей сохранились в условиях крутых склонов, непригодных для распашки. Они представлены форма- циями разнотравно-типчаково-ковыльных степей, злаковая дернина которых сло- жена различными видами Stipa L., Helictotrichon Bess. и Festuca valesiaca Gaudin. Самая южная часть исследуемого региона характеризуется развитием опус- тыненных степей, среди которых наиболее заметна группа полынно- дерновиннозлаковых (бедноразнотравно-ковыльных) формаций. Растительные со- общества развиваются в чрезвычайно сухих условиях, часто на засоленных почвах. Структура фитоценозов проста, видовой состав бедный. Подобные участки в Са- марской области нами изучены только на территории Больше-Черниговского рай- она. Особое место в сложении растительного покрова южных районов занимали разнотравно-типчаково-ковыльные степи на песчаном и супесчаном субстратах. По сведениям сотрудников кафедры ботаники СГПУ (Симакова, 1975; Устинова и др., 1999) в сообществах данных гемипсамофитных степей доминирующее значение играют Stipa capillata L., S. lessingiana Trin. et Rupr., Festuca valesiaca Gaudin, Ar- temisia marschalliana Spreng. Они располагаются преимущественно на левобережье р. Большой Иргиз (Больше-Черниговский район Самарской области). Несмотря на жесткие условия существования растительного покрова в арид- ных условиях, в степях южной части исторически сложились своеобразные эколо- гические связи его компонентов, на уровне отдельных особей, их популяций, рас- тительных сообществ и различных типов комплексов степных фитоценозов. Эти отношения поддерживают стабильность степных экосистем и нарушение или вы- падение отдельных звеньев приводят к изменению структуры, а нередко и к дегра- 21 дации степных экосистем. Чрезвычайно уязвимым элементом, как и повсеместно, являются редкие виды растений. Недавно вышел в свет первый том «Красной книги Самарской области (2007), включающий 287 видов охраняемых сосудистых растений. Почти половина из них (около 46%) являются обитателями степей. Исходя из этих соображений, в 1998 г нами были начаты исследования, на- правленные, в первую очередь, на изучение структуры и динамики ценопопуляций редких видов растений в бассейне Средней Волги, относящихся к семействам As- teraceae, Fabaceae, Ranunculaceae. В процессе проведения полевых работ нередко регистрировались участки сте- пи, подвергавшиеся пожару. Они различались как по природным характеристикам (рельеф, почвенные разности, тип сообществ, погодные условия и сезон возникно- вения пожара), так и по степени пирогенной нагрузки на растительный покров (длительность действия огня, скорость его распространения, глубина прогрева поч- вы) (Ильина, 2003, 2006). Степные палы регистрировались во многих административных районах об- ласти. Исследования позволили установить, что на всех выделах, испытывающих пирогенное воздействие, ценопопуляции редких видов угнетены. При повторяю- щихся палах снижаются численность и плотность экземпляров растений, уменьша- ется площадь популяции. Отсутствие у большинства модельных видов вегетатив- ного размножения изменяет онтогенетические спектры ценопопуляций, их макси- мум смещается вправо, т.е. в сторону стареющих особей. В итоге через 2-4 года це- нопопуляции переходят из зрелых нормальных в стареющие регрессивные и выпа- дают из состава сообществ. Совокупное действие пожаров и выпаса скота наиболее губительно для зо- нальных степных фитоценозов, сменяющихся вторичными малопродуктивными сообществами. Однако в ряде случаев нами отмечено, что умеренный выпас или единичные пожоги благоприятно сказываются на структуре исследованных попу- ляций. Мы можем объяснить подобное явление устранением ряда конкурентных видов и увеличением зольных элементов в верхних почвенных горизонтах. Систематическим пожогам подвергается растительность памятника природы «Гора Копейка» (Похвистневский район Самарской области). Он расположен на водораздельном склоне, сложенном карбонатными отложениями татарского яруса перми. Нами фиксировалось огневое воздействие на растительность ООПТ с 1998 по 2008 годы (в конце июня – начале июля ежегодно), проводимое пастухами для очистки пастбища от отмерших частей растений (несмотря на природоохранный статус объекта выпас скота проводится регулярно). Общая площадь пожогов по ви- зуальной оценке варьировала от 300 до 12000 кв.м. На территории урочища «Каменный дол» в Кинельском районе Самарской области растительность склонов древней балки менее подвержена пожогам, но ис- пытывает влияние интенсивного выпаса крупного рогатого скота, а отдельные уро- чища испытывают сильную рекреационную нагрузку. На нижнем участке левого склона балки строится коттеджный поселок. Ежегодно в пределах растительных сообществ с участием редких видов растений нами фиксировалось до нескольких десятков кострищ (13 в 1999 г., 25 в 2000 г. и 23 в 2007 г.). В 2005 и 2006 гг. пожа- ры охватывали значительную площадь (до 5000 кв.м). 22 Доцентом кафедры ботаники Самарского госпедуниверситета А.Е. Митро- шенковой в конце 90-х годов и в 2001-2002 гг. неоднократно фиксировались пожо- ги степей в Сергиевском районе Самарской области. Полученная информация по- зволила взять под контроль с целью долгосрочного мониторинга и изучения осо- бенностей восстановления растительного покрова и раритетных видов флоры в постпирогенном периоде участки степей на Серноводском шихане, горе Высокой и Успенской Шишке. К сожалению, поджоги степного травостоя фиксировались на- ми и в последующие годы, вплоть до настоящего времени, что негативно сказыва- ется как на состоянии растительного покрова, постепенно приводя его к состоянию дигрессии, так и на структуре ценопопуляций видов растений, подлежащих охране. Огонь в значительной мере способен изменить облик и даже тип сообщества. В первую очередь, он действует на ксероморфные виды растений (произрастающие в засушливых местообитаниях). Мезофиты (растения, приспособленные к жизни в условиях среднего увлажнения почвы и воздуха) меньше подвержены действию огня; их листья, с крупными не опушёнными или слабо опушёнными пластинками) при кратковременном пожаре могут почти без особых повреждений переживать воздействие огня. Как показали наши исследования, адонисы весенний и волжский за счет достаточно высокой обводненности тканей, остаются неповрежденными во время весеннего пожара, при котором сгорает в основном сухой степной войлок. Также было установлено, что ранневесенние пожары менее губительны для вегетативных органов растений и их диаспор, поскольку почва еще насыщена вла- гой, при этом большинство видов трав успевают накопить значительную фитомас- су, отличающуюся высоким содержанием воды. Несмотря на некоторую устойчи- вость, воздействие огня все же проявляется: сгоревшие растения повторно отрас- тают в более поздние сроки, что влечет за собой смещение фаз развития (например, у ветреницы лесной, астры альпийской, копеечников крупноцветкового, Разумов- ского и Гмелина, астрагала Цингера и др.). В некоторых случаях растения в данный вегетационный сезон не успевают проходить стадии цветения и плодоношения из- за наступления периода низких температур (ковыль Лессинга, оносма простейшая). В ряде случаев не вызревают завязавшиеся плоды. Таким образом, огневое воздей- ствие приводит к уменьшению семенной продуктивности, вследствие чего проис- ходит постепенное старение фитоценопопуляций. В последние годы мы нередко наблюдали появление в составе ценопопуля- ций квазисенильных растений. Квазисенильность определяется нами, вслед за О.В. Смирновой с соавторами (1984), как явление морфологической имитации сениль- ности, возникающее у растений в фитоценотически и экологически неблагоприят- ных условиях, дающих им возможность длительно находиться на предельно низ- ком уровне жизненности, а при улучшении условий существования омолаживаться. В 2006 году в составе популяций Hedysarum gmelinii, H. grandiflorum, Oxytro- pis floribunda и O. hippolyti впервые за время мониторинга был зарегистрирован высокий процент квазисенильных особей. В онтогенетических спектрах копеечни- ков таких особей отмечено около 5% (популяции на Серноводском шихане, Успен- ской горе, в Левашовской лесостепи, в Каменном и Верховом оврагах), у остроло- дочников – 6-8% (популяции на Высокой горе, Чубовской Красной горке, в Исак- линской нагорной лесостепи). В другие годы исследований на тех же стационар- 23 ных участках их число редко превышало 0,1-0,3% от общего количества особей, а в большинстве случаев они и вовсе не фиксировались. В 2003 году квазисенильные растения встречены в популяциях: Aster alpinus – 2,4% (Чубовская Красная горка), Laser trilobum – 1,75 (Серная гора Жигулей); в 2004 г. – Oxytropis spicata – 4,1 (Серноводский шихан); в 2005 г. – Jurinea arach- noidea, J. ewersmannii – 3,1 и 2,4; в 2006 и 2007 гг. – J. ledebourii и J. multiflora – от 2,6 до 3,9% (Высокое Заволжье в пределах Оренбургской области). В последующие годы в этих популяциях квазисенильные особи не встречены (редко регистрирова- лись только единичные экземпляры), но подробное картирование особей (при изу- чении пространственной структуры популяций) показало, что большинство из них (около 80% у представителей сем. Fabaceae и Ranunculaceae, около 65% у видов из сем. Asteraceae) продолжили свое существование, перейдя в другие онтогенетиче- ские состояния. В основном для модельных экземпляров наблюдался переход из квазисенильного в виргинильное, зрелое и старое генеративные состояния. В пер- вом случае всегда происходило омоложение растений: ранее 87,7% из них относи- лись нами к зрелым, 12,2% – к старым и 1,1% – к молодым генеративным экземп- лярам (Ильина, 2008). Многолетние наблюдения за динамикой онтогенетической и виталитетной структур ценопопуляций, общей численностью особей в них при учете и анализе комплексного влияния биотических и абиотических факторов, влияющих на фито- ценозы с участием избранных кальцефильных видов, позволили говорить об их пластичности (Ильина, 2007). Оценка качественных и количественных параметров различных режимов эксплуатации территорий (выпас скота, пожары, рекреация), метеорологических условий сезонов исследования показала, что появлению в по- пуляциях модельных растений квазисенильных особей всегда предшествовали ин- тенсивные (ежегодные и даже по 2-3 раза за один вегетационный период) степные палы на участках, используемых в качестве пастбищ. Без сомнения, квазисениль- ность служит одним из основных адаптационных механизмов растений к меняю- щимся условиям эколого-фитоценотической среды, особенно четко проявляющим- ся в местообитаниях, подверженных хозяйственной эксплуатации. Наличие особей, способных переживать неблагоприятные условия и впоследствии омолаживаться, значительно повышают устойчивость ценопопуляций. Кроме травянистых многолетников и полукустарничков, к которым принад- лежат названные выше виды, определенный интерес представляет изучение биоло- гии и экологии степных кустарников, в первую очередь, принадлежащих к семей- ству Fabaceae. Исследованные популяции дрока красильного (Genista tinctoria L.) на Под- вальских оползневых террасах (Шигонский район), горе Копейке (Похвистнев- ский), Зеленой горе (Елховский), Шиланской горе (Красноярский) и в Чубовской луговой степи (Кинельский) имеют соответственно площади около 500, 300, 450 и 800 м 2 . Особи произрастают группами по 10-20 экземпляров, промежутки между скоплениями от 0,5 до 10-12 м. Средняя плотность равна от 2,8 до 4,5 растений на 1 м 2 . Генеративные особи популяций составляют около 65-72%. В онтогенетических спектрах преобладают зрелые генеративные особи, субдоминирующую позицию делят старые генеративные (в этом случае спектр правомодальный одновершин- ный) и виргинильные растения (спектр двувершинный). 24 Дрок произрастает в лугово-степных фитоценозах с высокой долей мезофи- тов: среди них клевер горный, лабазник шестилепестный, репешок обыкновенный, чистец прямой. Степная флора представлена ковылями перистым и красивейшим, истодом сибирским, вишней степной, васильком сумским. Общее проективное по- крытие почвы травостоем – до 70-85 (в Чубовской луговой степи до 90%). Возникающие степные пожары, как правило, приводят к отмиранию наземных побегов дрока, но сохранившиеся подземные почки возобновления достаточно бы- стро трогаются в рост. Растения начальных этапов онтогенеза элиминируют полно- стью. Длительное воздействие огня приводит к гибели большого числа взрослых особей. Популяции ракитника русского (Chamaecytisus ruthenicus (Fisch. et Woloszcz.) Klaskova) в Каменном и Верховом оврагах (Кинельский р-он) занимают площади более 2200 и 3000 м 2 . В первом случае популяция имеет вытянутый кон- тур в виде прерывающейся ленты (1,5-3 м шириной), расположена в средней части склона с крутизной от 3 до 20°, во втором – большая часть популяции находится на выровненных участках (плато в устье Верхового оврага), меньшая в средней и нижней частях склона. Плотность особей составляет в разных ценопопуляциях от 1-1,5 до 5-6 экземпляров на 1 м 2 . Ядро всех изученных ценопопуляций составляют особи генеративной фракции. Ракитник зарегистрирован в ковылковых и ковылко- во-солонечниковых сообществах с участием адониса волжского, астрагала волж- ского, василька русского, ветреницы лесной, оносмы простейшей, эфедры двуколо- сковой. Общая флора сообществ – 39 видов сосудистых растений. Проективное по- крытие почвы травостоем – 60-80%, модельным видом – до 10%. Следует подчеру- нуть, что фитоценозы кустарниковой степи памятника природы «Каменный овраг» были затронуты пожаром весной 2005 года, «Верхового оврага» – в весенние пе- риоды 2005 и 2006 гг. (в основном пострадали заросли на плато и в верхней трети склонов). На момент исследования у особей ракитника поврежденные побеги дос- тигали 60 % от общего числа, а некоторые экземпляры элиминировали (7-10%). Результаты работы свидетельствуют (Ильина, Сарсенгалиева, 2007), что в сходных условиях при пирогенной нагрузке (даже при совместном произрастании дрока и ракитника) в большей степени повреждаются особи Chamaecytisus rutheni- cus. По свидетельству специалистов региона (устные сообщения) популяции степ- ных кустарников могут в большей или меньшей степени восстановиться лишь че- рез 20-25 лет после пожара. Однако неопровержимых опытных данных для подоб- ного утверждения накоплено еще недостаточно. Дальнейший мониторинг за цено- популяциями степных кустарников позволит получить детальные сведения об их устойчивости и темпах восстановления после пожаров. Степные пожары оказывают избирательное действие на растительные сооб- щества, угнетая одни виды и увеличивая роль других. Проведенные исследования позволили установить, что при пожаре в большей степени повреждаются степные кустарники, кустарнички и полукустарнички. У видов этих жизненных форм пол- ностью сгорают или сильно повреждаются надземные одревесневшие части. Влияние пожаров неоднозначно и в значительной степени зависит от типа растительности (Попов, 2004). Совершенно понятно, что данные, полученные на 25 различных территориях для одних и тех же типов сообществ не всегда сопостави- мы. Если в луговых вариантах степей после пожара обычно сохраняются живыми дернины злаков из родов Stipa и Festuca, то в южных (настоящих и каменистых) степях летние пожары зачастую выжигают их до золы. Внедряемые в сообщества после пожара сорные виды обычно повышают опасность повторного возгорания. Степные палы могут быть проведены при рациональном использовании степ- ных территорий и восстановлении охраняемых участков, но при строгом соблюде- нии рекомендаций специалистов. Временной промежуток, площадь пала должны быть регламентированы и четко отслежены. Таким образом, большинство рекомендаций специалистов Восточной Европы по проведению палов неприменимы для степных участков Самарской и сопредель- ных областей в связи с разными характеристиками растительного покрова. Основными приемами тушения пожаров на небольших площадях являются: опашка охваченных пожаром участков тракторными плугами; увлажнение расти- тельности распыленной водой с помощью сельскохозяйственной техники, приспо- собленной для целей пожаротушения, и пожарных машин; забрасывание землей горящих участков и захлестывания огня метлами; создание прокосов и минерали- зованных полос перед фронтом распространения огня или опашка очагов пожара. При пожарах, распространившихся на большой площади, и сильном ветре (более 7 м/с) основными приемами тушения являются создание заградительной полосы, с использованием для этого естественных преград (широкие дороги, реки, озера, ов- раги и т.п.) и пуск встречного огня (Пожарная тактика, 1984). Те же меры следует предпринять при возникновении пожаров на хлебных посевах. По мнению А.В. Попова (2004), хорошей преградой для распространения огня являются грунтовые дороги. Современное развитие нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей про- мышленности, транспортировка нефти усугубляют ситуацию (Ильина и др., 2008). При разливах и возгорании нефти отмечается, что уже через 30 минут на поверхно- сти почвы создается гомотермный слой, достигающий глубины материнской поро- ды, то есть, уничтожающий почву полностью. В подобных случаях восстановление почвенного плодородия и каких-либо биоценозов будет происходить путем пер- вичных сукцессий (начиная с деятельности специфических бактерий). Имеющиеся наблюдения показывают, что для утилизации продуктов сгорания и восстановле- ния пионерного биоценоза может потребоваться до 10 лет. На основании вышесказанного следует признать обязательной разработку об- щей системы противопожарного мониторинга для всех природных угодий области. На наш взгляд первоначальным этапом работы должно стать установление влияния пожаров на площадях, занятых естественной лесной и степной растительностью, а также на сельскохозяйственных и рекреационных землях.Следует учесть, что все мероприятия должны осуществляться «без фанатизма», с предварительным учетом характеристик растительного покрова и быстром определении категории сложно- сти возникшего пожара. В настоящее время нами определяется соотношения позитивных и негативных экологических последствий степных и лесных пожаров; ведется корректировка ка- дастра охраняемых видов растений на основе составления перечня представителей 26 флоры, страдающих при лесных и степных пожарах; выявляются видовые и попу- ляционные особенности редких представителей флоры региона при действии на них огня и высоких температур; разрабатываются рекомендации по регулярности проведения степных палов на пастбищных угодьях области; проводится оценка эффективности противопожарных мероприятий на территории государственного лесного фонда; определяется сезонная корреляция пожарной опасности с метеоро- логическими условиями, типом местообитаний и породным составом лесной рас- тительности. Еще раз отметим негативные последствия пожаров, которые состоят в сле- дующем: 1. Пожары снижают биоразнообразие регионов, особенно чувствительны к ним редкие представители флоры и фауны. 2. Уничтожение лесных полос при пожаре в степных районах ведет к сниже- нию урожайности сельскохозяйственных культур. 3. На гарях происходит изменение растительного покрова. 4. Пожары уничтожают кормовую базу многих сельскохозяйственных живот- ных. 5. Уничтожение древесины как сырья. 6. Происходит превращение древостоя в сухостой с последующей гибелью ле- сов. 7. Пожары являются источником загрязнения атмосферы. 8. Гибель лесов приводит к региональным климатическим изменениям. 9. В результате уничтожения лесов изменяется кислородный баланс атмосфе- ры. 10. Диоксид углерода, выделившийся при пожарах, приводит к глобальным изменения климата. 11. Влияют на состав осадков. 12. Пожары способствуют возникновению облачности в верхних слоях атмо- сферы и дымки в приземном слое, что также приводит к глобальным изменения климата. 13. Способствуют разрушению почвенного покрова и развитию эрозии. 14. В горах способствуют возникновению оползней и обвалов. 15. Изменяет водный режим территории. 16. Сгорание лесной подстилки и степного войлока сопровождается уплотне- нием почвы, уменьшением ее проницаемости (в лесной зоне -заболачиванием почв в результате подъема уровня грунтовых вод). 17. Изменяется кислотность почв, ускоряется процесс минерализации гумуса. 18. Тепловое воздействие на гумус и органические вещества почвы изменяет их структуру. 19. Многие продукты горения токсичны. 20. Угрожают жилым, промышленным постройкам и т.д. Пожароопасная ситуация, сложившаяся на территории России в 2010 году, в том числе и в Самарской области, выявила самые болезненные и незащищенные места в системе предупреждения и тушения пожаров. По-видимому, последующие годы покажут и несостоятельность мероприятий по восстановлению растительного покрова, которые зачастую проводятся без необходимой экологической эксперти- |