Лесной пожар и его влияние на лес

Лесной пожар – это стихийное неуправляемое распределение огня по лесной площади [2]. С лесными пожарами человечество столкнулось на заре своего существования. Когда-то, вероятно, именно лесные пожары способствовали тому, что люди начинали использовать огонь для обогрева жилищ, подготовка площадей для выращивания сельскохозяйственных культур.

В ряде регионов земного шара доля пожаров, возникающих от природных источников огня, довольна велика. Так, в Скалистых горах на Тихоокеанском побережье США ежегодно регистрируется около 65000 пожаров от молний [14]. Нередкие лесные пожары от молний и на территории Российской Федерации. Так в 1951 году на территории Ключевского лесхоза (Алтайского края) 83% всех пожаров возникло от молний [7]. В июле 1970г. на территории Алданского лесхоза (республика Якутия Саха) от гроз за один день возникло 11, а в 1971 г. в Приангарье (Красноярский край) за тот же период – 20 лесных пожаров. В 1984 г. на территории Северо-Енисейского лесхоза за пожароопасный сезон возникло 58 лесных пожаров, причем причиной 52 из них (90%) явились сухие грозы [2]. Известны случаи возникновения крупных пожаров, вызванных падением метеоритов, в частности [13], а так же самовозгорание торфа и каменного угля [15]. По данным Е.С. Арцибашева [9] в условиях Сибири и Дальнего Востока грозовые разряды являются основной причинной массовых вспышек лесных пожаров. Однако подавляющее количество лесных пожаров в последние десятилетия возникает по вине человека [2].

Пожары чаще всего возникают вблизи населенных пунктов, дорог. В местах лесозаготовок, сельхоз запалов [10], работ различных экспедиций, в рекреационных лесов. Выполненных Н.П. Курбатским (1962) анализ показал, что на 5-километровую зону вокруг городов и поселков европейского Севера и Сибири приходится до 60%, а на 10-километровую зону 93% общего числа лесных пожаров. Аналогичные данные полученные при анализе показателей горимости лесов в одном из районов России Е.А. Щетинским (1993). Им отмечается, что в радиусе до 5 км от населенных пунктов возникает 37,3% всех лесных пожаров, от 5 до10 км – 29,2% от 10 до 20 км – 18,1% от 20 до30 км – 8,2% от 30 до 50 км – 3,7% и более 50 км – 3,5 %.

Особо следует отметить, что доля лесных пожаров, возникающих из- за нарушений «Правил пожарной безопасности…» (1995) населением на территории РФ, имеет ярко выраженную тенденцию роста. В районах авиолесоохраны в 1960 г. по вине населения возникло 28% от общего числа лесных пожаров, в1966 – 48% а за период с 1981 по 1986 г. уже 83%.

В 1993 г. в лесах европейской части РФ по вине населения возникло 92% пожаров [16].

Лесные пожары являются основным фактором, определяющим состояние и динамику лесного фонда России, особенно районов Сибири и Дальнего Востока. Не случайно многими лесоводами исследовалось влияние лесных пожаров на формирование современного облика таёжного ландшафта [1,2,8,9]. С.Н. Санниковым [8] предпринята оригинальная попытка осветить роль лесных пожаров с позиции эволюционноэкологического анализа возобновления и существования популяции сосны в Зауралье. Им установлено, значение огня как естественного циклического фактора в жизни леса, показано его экологическое значение в возобновлении популяции сосны. В частности, им показано, что наиболее важной эволюционно обусловленной особенностью биоэкологи сосны является «пирофитность»

Лесные пожары являются исторически постоянным фактором формирования лесов северного полушария. Устранение естественных пожаров нередко приводит к отрицательным последствиям в смысле существования лесной растительности [3]. Другими словами, можно сказать, что исследования, выполненные в области лесоведения, геоботаники, почвоведения, биогеографии и физиологии растений, позволяют рассматривать лесные пожары и вообще горение в лесу как важный экологический фактор формирования растительности и среды обитания [15].

Успешность последующего возобновления на пройденных лесными пожарами площадях определяется глубиной прогорания лесной подстилки. Выгорание грубогумусовой подстилки создает условия для прорастания семян хвойных пород (Побединский, 1965; Колесников и др.,1973; Санников,1992). В процессе лесного пожара не только выгорает подстилка, но и снижается кислотность почвы повышается и стабилизируется режим увлажнения субстрата (Санников. 1965, 1973,1992), улучшается теплообеспеченность минеральных горизонтов почвы ( Бузыкин, Попова, 1978 ), ускоряется разложение органического вещества и улучшаются условия минерального питания растений, снижается конкуренция со стороны нижних ярусов растительности (Мелихов, 1948,1962; Санников. Санникова, 1985; Санников,1992), уменьшается количество мышевидных грызунов (Нейфельд и др.,1976), полностью раскрываются шишки прошлых лет, высвобождая сохраняющийся в них запас семян (Подшивалов, 2000). Положительное влияние огня на возобновление сосны и лиственницы на Урале и в Западной Сибири отмечали Н.А. Коновалов, В.Д. Луганская (1962), С. Н. Санников, (1981, 1982, 1983, 1992, 1998), А. М. Бойченко (1968, 1970 а, б, 1980), В.В. Фуряев (1970 а, б, 1978 а, б,) и др.

Участки лесной территории существенно различаются по степени вероятности возникновения лесных пожаров и интенсивности горения. Последнее объясняется тем, что природа лесного пожара, его  разновидность и интенсивность, в большей степени зависит от запаса, характера состояния горючих материалов, чем от другого фактора, влияющего на распространение пожара. Лесные горючие материалы (ЛГМ) существенно различаются по скорости воспламенения, высоте пламени и скорости распространения пламени по отдельным компонентам. Не случайно ученными в разные годы предлагалась целая серия классификаций лесных горючих материалов с учетом их ярусного расположения, происхождения и генезиса (Курбатский, 1962,1970; Арцибашев, 1974; Конев, 1977; Семечкина, 1978; Мелихов, Душа-Гудым, 1979, Софронов, Волокитина, 1983, 1985 а; Шешуков,1988; Волокитина, Софронов, 1996,2001; и др. )

Общим для всех перечисленных классификаций является разделение лесных горючих материалов на три основных типа, органически связанных с видом и характером лесных пожаров: наземные, надземеные и подземные. Поскольку количественные и качественные показатели ЛГМ тесно связанны с лесоводственно-таксационными показателями насаждений в ряде работ (Шешуков, 1978; Софронов, Волокитина, 1985 б, 1987; Волокитина. 1988, 1991, Волокитина и др., 1989; Волокитина, Софронов, 1996; Острошенко, 2001), предлагается проводить пирологическую оценку по типам леса и состовлять карты ЛГМ, на основании которых было бы возможно прогнозировать поведение пожаров и разрабатывать планы их ликвидации.

Одной из наиболее ценных хозяйственном отношении древесных пород на Урале является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Древостои с приобладанием этой породы в составе древостоев по данным Г.А. Мокеева (1965) в 2-3 раза превосходят по показателям горимости произрастающие в аналогичных условиях насаждений из темнохвойных пород. В сосновых лесах пожаров возникает в 5-6 раз больше, чем в ельниках и в 8-20 раз больше, чем в березняках (Диченков, 19840, а в целом в сосняках возникает 85,5-95,8% общего числа лесных пожаров (Диченков, 1977). На повышенную горимость сосновых древостоев указывали и другие авторы [2].

Наиболее пожароопасный зоны в сосновых насаждениях – это их опушки, где нередко для возгорания достаточно искры от проходящего мимо транспорта, брошенного окурка или спички (Жданов и др., 2001)

Повышенная горимость сосняков определяется рядом биологических особенностей сосны обыкновенной. К таковым прежде всего следует отнести высокую сквозистость древесного полога спелых сосняков, которая способствует быстрому высыханию живого напочвенного покрова и лесной подстилки. Для сосняков характерно наличие значительного количества смолистого отпада, деструкция которого в ряде типов леса, в частности из группы сухих, затягивается на многие годы. Запас горючих материалов в сосняках Московской области в 1,5 раз выше, чем в лиственничниках и в 3 раза больше, чем в березняках.

Живой напочвенный покров в сосняках в значительной степени представлен легковоспламеняющимися видами (Шешуков,1970; Мелехов, Душа-Гудым, 1979, Усеня и др.,1995; Усеня. 1997,1998; Усеня, Терещенко, 2001; Острошенко, 2001)

Одним из путей снижения пожарной опасности является целевой пал (управляемый огонь), проводимый в пожаробезопасный период. В связи с тем, что данный способ позволяет резко сократить запасы напочвенных горючих материалов при сравнительно небольших финансовых затратах интерес к данному мероприятию в последние годы сильно увеличился. В зарубежной литературе встречается большое количество публикаций, подробно описывающих технологию проведения контролируемых выжиганий для различных нужд лесного хозяйства. В России подобные работы единичны ( Николаев, 1932; Фуряев,1966, Матвеев,1995; Валендик и др.,2000 2001). Работ по регламентации управляемого огня в лесах Уральского Федерального округа черезвычайно мало, не обобщен и производственный опыт в этом направлении. Имеются лишь отрывочные данные о процессах последующего лесовосстановления на пройденных пожарами площадях. Исследователи отмечают, что после пожаров флористический состав формирующегося растительного сообщества, как на сплошнолесосечных вырубках, так и под пологом леса значительно изменяется (Матвеев,1995, Залесов, 1998; Санников и др., 2000; Чижов, 2004; Ярославцев, 2005; Цветков, 2005).

Сравнение геоботанических описаний на следующий год после выжигания порубочных остатков на вырубке показало, что в результате выжигания снизилось проективное покрытие живого напочвенного покрова и изменилось обилие некоторых видов. По данным В. Д. Перевозниковой и А.В. Брюханова (2002)после выжигания в напочвенном покрове наблюдается мозаичность, за счет которого уменьшается наличие вейника тупоколоскового и увеличивается таких видов травянистых растений, как кипрей, горошек мышиный и чистотел. Количество крупных трав (борец высокий, осот разнолистный, дудник, василистник) сокращается.

Если учесть, что отмерший травостой, особенно из злаков, является очень важным компонентом наземных ЛГМ, легко воспламеняется и хорошо поддерживает горение, то нельзя не согласиться с мнением ученных (Звонкова, Вялых, 1985) относящих его к наиболее опасным горючим материалам. Изменение видового состава живого напочвенного покрова, вызванное целевыми профилактическими выжиганиями несомненно будет способствовать снижению потенциальной опасности возникновения и распространения лесного пожара.

В целом ряде исследований (Вялых и др.,1979, 1985;Усеня, 1997; Душа-Гудым, 1999; Федоров, Климченко, 2000 и др.) отмечается, что в хвойных насаждениях, при отсутствии пожаров, накапливается значительное количество напочвенных горючих материалов. Последнее подтверждает целесообразность их сокращения и проведением целевых выжиганий.

При проектировании и проведения профилактических выжиганий напочвенных горючих материалов очень важно учесть целый ряд факторов, в частности сезон их проведения. Исследования М. Г. Балашова, Г.П. Телицина (2002) и М.А, Шешукова, С. А. Громыко (2004) показали, что проведение профилактических выжиганий весной приводит к ряду негативных последствий. Например, если осенью предыдущего года не выпадали интенсивные дожди, то весной при выжигании усохшего травостоя беглый огонь заглубляется в подстилку и трансформируется в подстилочно-гумусовые и торфяные пожары. Кроме того, весенние профилактические выжигания более опасны чем осенние, так как весной значительно выше вероятность выхода огня из под контроля.

К сожалению, для большинства районов РФ нормативы п проведению целевых выжиганий не разработаны, что сдерживает их проведение в широких производственных масштабах, а так же приводит в случае проведения к возникновению лесных пожаров.

В охране лесов от пожаров важное место отводится противопожарному устройству территории. Помимо снижения горимости лесов путем целевого выжигания напочвенных горючих материалов в перечень мероприятий по противопожарному устройству лесов включается [2]: ликвидация захламленности, проведения санитарных рубок, регулирование состава древостоев, создание сети противопожарных барьеров, строительство дорог противопожарного назначения и устройство противопожарных водоемов. Основополагающими из этих мероприятий является создание противопожарных барьеров, ограничивающих распространение пожаров в лесу, а так же устройство сети дорог и водоемов для обеспечения оперативной ликвидации возникающих пожаров [9].

Противопожарные барьеры представляют собой препятствия для распространения лесного пожара. Они могут быть как естественными (реки, озера), так и искусственными (минерализованные полосы, противопожарные разрывы, полосы из лиственных пород, противопожарные заслоны) Создание системы противопожарных барьеров имеет целью расчленения пожароопасных насаждений на изолированные друг от друга блоки разной величины. В настоящее время нет единого мнения о величине данных блоков. Д.М. Гиряев (1989), В.В. Смирнов (1967) рекомендуют крупные массивы хвойных древостоев разделить на противопожарные блоки, в зависимости от степени их пожарной опастности и интенсивности ведения лесного хозяйства, площадью от 2 до 12 тыс. га.

М. А. Софронов (1987) считает, что данную площадь блоков явно завышена. По мнению М. А. Симского и М. Г. Червонного (1975) и других авторов ( Спутник лесника, 1990), для отграничения основных противопожарных блоков целесообразно использовать 30-50- метровые 32 противопожарные разрывы, а внутри блоков следует создавать более мелкие блоки минерализованными полосами. М. А. Софронов (1987) предлагает разделить крупные лесные массивы на блоки противопожарными заслонами, а особо опасные участки разделить на блоки второго порядка площадью 100 га. При этом барьеры, делящие участок на блоки второго порядка должны иметь ширину не менее 50-80 м.

В Германии в пожароопасных лесных массивах противопожарные заслоны первого порядка устанавливаются через 2-3 км, образую таким образом противопожарные блоки площадью 400-900 га. Дискуссия о целесообразности и эффективности расчленения лесной территории на блоки противопожарными барьерами поддерживается и другими ученными. В ряде работ (Симский, Червонный, 1975; Гиряев, 1989; Спутник лесника, 1990), отмечается, что если лесной массив разделен на замкнутые блоки, то пожар, возникающий внутри одного из блоков, не выходит за его приделы, в силу изолированности горючих материалов другого блока. В то же время существует и другая точка зрения, заключающаяся в том, что систему противопожарных барьеров следует рассматривать всего лишь как сеть опорных полос для борьбы с лесными пожарами [10].

В научной литературе имеются сведения и об отрицательной роли противопожарных барьеров. В частности, И. В. Овсянников (1978) отмечает, что противопожарные разрывы шириной 80-100 м усиливают ветер, раздувающий пожар, и далеко не всегда могут быть эффективным препятствием для верховых пожаров. Низкую эффективность, в плане сдерживания верховых лесных пожаров в 1972 г. в центральных районах европейской части РФ [2].

Наиболее надежным препятствием на пути лесного пожара является противопожарный заслон. Последний объединяет в себе дорогу с созданными вдоль нее минерализованными (2,8 м) и лиственными полосами шириной 100-150 м.

На активно охраняемой территории лесного фонда России ежегодно регистрируется от 10 до 35 тыс. лесных пожаров, охватывающих площадь от 0,5 до 2,5 млн. га. С учетом горимости лесов на неохраняемых и эпизодически охраняемых территориях северных районов Сибири и Дальнего Востока общая величина пройденная огнем площади составляет от 2,0 до 5,5 млн. га. В результате сгорания органических материалов с этих площадей ежегодно выделяется от 14,0 до 40,0 мт углерода, (Воробьев и др., 2004), кроме того, повреждается огнем значительное количество деревьев, что создает опасность снижения их устойчивости против вредителей и болезней

Исследования И. С. Мелихова (1948) показали. Что непосредственное воздействие пожара на древостой чаще всего проявляется в несении огневых повреждений (травы), в зависимости от величины которых ослабляется жизнестойкость деревьев или наступает их гибель. Огневые повреждения деревьев проявляются в виде [10]: ожоговствола и более глубоких ранений, вызывающих дуплистость; ожогов и перегорания корней; ожогов кроны.

Известно, что наиболее чувствителен к термическому воздействию пожара тонкий слой живых клеток, обеспечивающий прирост ствоа, корней и ветвей деревьев по диаметру - камбий. Исследования показали, отсутствие различных в термической стойкости протоплазмы у различных древесных пород. Последнее свидетельствует о большей устойчивости к пожарам деревьев с глубокой корневой системой и толстой корой [2].

Как отмечалось ранее, сосновые насаждения отличаются повышенной горимостью по сравнению с насаждениями других лесных формаций, произрастающих в аналогичных условиях. Однако, несмотря на высокую горимость, сосновые насаждения в результате пожаров редко гибнут полностью. Благодаря высоко поднятой кроне и стержневой корневой системе сосна является более огнестойкой породой, чем пихта, ель и кедр. Многие исследователи проводили работы по установлению степени устойчивости насаждений в зависимости от таксационных показателей [1]. Экспериментально установлена зависимость устойчивость сосновых насаждений против огня в зависимости от типа леса, возраст древостоев, полноты древостоя, средней высоты древостоя, и ряда других факторов [2].

Для практической деятельности очень важно знать непосредственно после пожара, какая доля деревьев в ближайшие годы (или месяца) утратит жизнеспособность. Наиболее распространенным визуальным диагностическим признаком степени повреждения дерева огнем, следовательно, и его дальнейшей жизнеспособности является высота нагара на стволе [2].

При высокой объективности использования высоты нагара в качестве диагностического показателя послепожарной устойчивочти деревьев следует отметить, что по данным Ю. П. Демакова с соавторами (1982) и М. А. Шешукова с соавторами (1979) величина лесопожарного отпада деревьев в насаждениях при одинаковой средней высоте нагара на стволах сушественно различается по типам леса. Следовательно, прогнозирование послепожарного отпада деревьев по высоте нагара на стволах не может быть унифицированным для всех видов пожаров и условий произростания древостоев

Выводы:

1. Роль лесных пожаров в лесу многогранна и оценивается ученными неоднозначно
2. Несмотря на обширную литературу по охране лесов от пожаров и ликвидации их последствий многие вопросы до настоящего времени остаются не решенными.
3. Большинством авторов отмечается, что степень пожарной опасности во многом зависит от сезона года, типа леса и других таксационных показателей насаждений. Однако данные исследования необобщены, что затрудняет оптимизацию проведения конкретных систем противопожарных мероприятий
4. Влияние лесных пожаров на древостой зависит от целого ряда факторов. Для Уральского региона до настоящего времени разработаны четкие критерии, позволяющие прогнозировать устойчивость насаждений, потенциальный отпад сразу после пожара и процессов лесовозобновления
5. В научной и ведомственной литературе очень слабо оснащены вопросы анализа эффективности охраны лесов от пожаров по предприятиям и отсутствуют данные об привлечения для тушения пожаров сил МЧС, что определяет актуальность наших исследований.

Литература

1. Высоцкий К.К. Закономерности строения смешанных древостоев [Текст] / К.К. Высоцкий – М: 1962 – 178 с.
2. Залесов С.В. Лесная пирология [Текст]: учеб. Пособие для вузов/ Под общ. ред. Н.А. Луганского; С.В. Залесова, Екатеринбург, 1998. 296 с.
3. Колесников Б.П., Зубарев Р.С. Смолоногов Е. П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. Свердловск, 1973. 175с.
4. Кондратьев, П.С. Влияние густоты посадки на рост сосновых насаждений [Текст]: рукопись. М., 1939. 60 с.
5. К учению о влиянии света на развитие древесных стволов [Текст] / Я.С. Медведев// Лесной журнал, 1884 N5/6. С 34-49.
6. Морозов, Г.Ф. Учение о типах леса [Текст]: учебное пособие для вузов/ Г.Ф. Морозов М.: Сельхозгиз, 1930. 342с
7. Побединский, А.В. Изучение лесовосстановительных процессов [Текст]: учебное пособие для вузов/ А.В. Побединский М.: Наука 1966. 442с.
8. Санников С.Н. Экологические ряды возобновления и развития насаждения в пределах типов леса[Текст] / С.Н. Санников// Тр. Ин-та экологии растений и животных УРАН СССР, 1970. – вып.67. – 175-181с.
9. Санников С.Н., Н.С. Санникова, И.В. Петрова Естественное возобновление в Западной Сибири [Текст] / С.Н. Санников Н.С. Санникова, И.В. Петрова – Екатеринбург, 2004. - 200 с.
10. Соловьев В.М. Дифференциация древостоев и строение сосновых молодняков [Текст] / В.М. Соловьев // леса Урала и хозяйство в них. – Свердловск: из-во Уральский университет, 1988.- Выс./ 4. - 35-42 с.
11. Соловьев, В.М. Формирование смешанных молодняков в Припышминских борах. [Текст]: автореф. дис. . ..каıɪд. с-х. наук. Сверд., 1966. 32 с.
12. Соловьев, В.М. Анализ межвидовых взаимоотношении сосны и березы в молодняках. Повышение продуктивности и рациональное использование лесов [Текст]: учебное пособие для вузов/ В.М. Соловьев Свердл.: УГЛТУ 1967. 142с.
13. Сукачев, В.Н. Основные понятия лесной лесной биогеоценологии. Основы лесной биогеоценологии [Текст]: учебное пособие для вузов/ В.Н. Сукачева М.: 1967. 132с.
14. Третьяков, Н.В. Закон единства в строении насаждении [Текст]: учебное пособие для вузов/ Н.В. Третьяков М.: 1927. 332с.
15. Цветков В.Ф. Сосняки Кольской лесорастительной области и ведение хозяйства в них [Текст] / В.Ф. Цветков – Архангельск, 2002. - 379 с.
16. Влияние густоты древостоя на рост насаждения [Текст] / Г. Р. Энтинген // Лесной журнал, 1918 N6/8. С. 21-59.