Крупные и локальные. Ученые выяснили, что разные виды луговых пожаров влияют на флору по-разному
Экспериментальная работа ученых Томского государственного университета, Института оптики атмосферы СО РАН и Московского государственного университета длилась три полевых сезона на территории Томской области. Научный коллектив исследовал результаты палов на опытных участках в 1 кв. м и 100 кв. м. Выявлено, что однократный пожар весной существенно снижает видовое богатство флоры на мелкомасштабных участках, но увеличивает общий объем растительности на среднемасштабных. Итоги работы описаны в статье «Пожар как фактор динамики луговой растительности: модельный эксперимент в Западной Сибири» в высокорейтинговом научном журнале Fire (Q2).
В последние десятилетия в мире и в России растет число природных пожаров, которые связаны и с природными факторами, и с ростом антропогенной нагрузки. Согласно открытым данным, с весны по конец июня 2023 года в Сибири зафиксировали более 2 тысяч пожаров, которые только в Томской области уничтожили 42,4 тысяч га и дали от 5 до 20 % общего объема выбросов парниковых газов в РФ. При этом природные пожары играют большую роль в глобальной эмиссии вредных веществ в атмосферу, разрушении запаса углерода в почве и повреждении естественной окружающей среды.
На механико-математическом факультете Томского государственного университета в плотной кооперации с Институтом оптики атмосферы СО РАН ведутся многолетние исследования возникновения и распространения природных пожаров. Сотрудничество предполагает также разработку фундаментально обоснованных способов раннего удаленного обнаружения природных пожаров – лесных, степных и торфяных. Для этого используются методы механики многофазных реагирующих сред, математического моделирования, методы ИК-диагностики и другие дистанционные методы определения характеристик атмосферы.
В частности, результаты исследований по гранту РНФ 20-71-10068 «Среднемасштабные исследования влияния различных видов источников зажигания на условия возникновения и распространения природных пожаров с применением современных методов термографии и математического моделирования» стали основой для статьи в журнале Atmosphere (2021).
На эти материалы обратили внимание ученые МГУ. Территория базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы, где сотрудники ММФ ТГУ и ИОА СО РАН проводят ежегодные огневые эксперименты, стала площадкой для изучения воздействия пожаров, различающихся по интенсивности горения, на параметры луговых фитоценозов.
– С помощью уникального измерительного оборудования, имеющегося в распоряжении коллектива кафедры физической и вычислительной механики ММФ ТГУ, была проанализирована тепловая картина в зоне степного пожара, измерена температура на разных высотах. Это позволило определить интенсивность пожара и соотнести полученные данные с результатами оценки негативных изменений луговых экосистем после выгорания и их способности к самовосстановлению, – рассказывает доцент кафедры физической и вычислительной механики ММФ ТГУ Денис Касымов.
Проведенные эксперименты подтвердили высокую устойчивость лугов к пожарам, особенно единичным. Вместе с тем, ученые установили, что пирогенное воздействие не проходит для фитосообщества бесследно. Особенно это заметно на площадках малого масштаба, где пожары снизили число видов. Для участков среднего масштаба видовое богатство не менялось или даже возрастало.
«Такой результат объясняется неоднородными условиями внутри пожара: где-то горит интенсивнее, где-то слабее. На площадках среднего масштаба наблюдается мозаика фрагментов, которые различаются по интенсивности огня и другим условиям, что и приводит к росту видового богатства. Малые площадки более однородны, и воздействие огня приводит к выпадению отдельных видов, которые в итоге сохраняются в сообществе на других участках. В целом же различные характеристики лугового сообщества восстанавливаются до фоновых значений в срок от года до трех-четырех лет, но большая часть − в течение двух вегетационных сезонов», − приводит слова научного сотрудника кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Сергея Леднева пресс-служба МГУ.
Таким образом, для подавления роста деревьев и поддержания существования лугов травяные палы, по-видимому, являются менее эффективным приемом, чем скашивание. В то же время полученные результаты потенциально позволяют рассматривать регламентные палы как инструмент поддержания устойчивости луговых растительных сообществ юга Западной Сибири, предотвращая их зарастание древесным подростом – в случаях контролируемой периодичности палов и применения соответствующих мер пожарной безопасности.
Публикация «Пожар как фактор динамики луговой растительности: модельный эксперимент в Западной Сибири» описывает исследования в рамках проекта МГУ «Моделирование отклика луговых экосистем на пирогенное воздействие в контролируемых условиях» (грант РНФ 22-27-00329).
В свою очередь, в 2024 году ученые ММФ ТГУ выиграли грант РНФ с проектом «Комплексное теоретико-экспериментальное исследование характеристик природного пожара и конденсированных продуктов горения, с целью их дистанционного обнаружения и прогноза распространения» (руководитель – Денис Касымов) и продолжат свои исследования. Планируется серия новых полевых экспериментов по изучению перехода низового пожара в верховой. Кроме того, будут определены ключевые признаки природного пожара, которые можно использовать для создания системы их раннего загоризонтного обнаружения.
Фото: ru.freepik.com
