Влияние пирогенного фактора на экосистемы

Прежде всего нужно отметить, что пожары сильной интенсивности (полное уничтожение подстилки и части гумусового горизонта) в районах с длительной сезонной мерзлотой, где древесные породы имеют поверхностную корневую систему, способствуют образованию бугристо-западинного микрорельефа (результат послепожарного ветровала деревьев). В плане бугристо-западинный микрорельеф представляет собой сочетание микроповышений и микропонижений (ветровальные ямы). Площадь свежих ветровальных ям достигает 2,7-4,3 м2; со временем они постепенно засыпаются и уменьшаются до 0,4-1,0 м2. Неотъемлемой частью микрорельефа являются упавшие стволы деревьев (валежины), процесс разложения которых идет очень долго.

Образование подобных форм рельефа влечет за собой нарушение почвенного покрова, вызывает перемешивание 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). Данные, полученные при закладке траншей на таежной осолоделой красно-бурой и дерново-псевдоподзолистой супесчаной почвах, хорошо иллюстрируют нарушения почвенного покрова (рис. 1). Кроме изменения естественного строения профиля, почвы отдельных элементов микрорельефа отличаются водно-тепловым режимом, реакцией среды, содержанием обменных катионов. [3]

Выявлено, что количество золы от сгорания упавших стволов деревьев может достигать 3,8-9,9 кг/м2. Пиролиз органических веществ сопровождается сдвигом кислотности в сторону нейтрализации. При сильной интенсивности пожара рН водной вытяжки из золы может достигать 7,3-9,4. Изменение кислотности верхних горизонтов почв наиболее заметно в год прохождения пожара или на следующий. В нижележащих горизонтах сдвиг реакции среды происходит с некоторым запаздыванием во времени. Нейтрализация горизонтов идет постепенно, по мере проникновения в почвенную толщу влаги атмосферных осадков.

Продукты пиролиза опада и подстилки, поступая в почву в окисленном состоянии, повышают общий уровень окислительных реакций в почве, а сдвиг реакции в нейтральный или щелочной интервал способствует переводу железа и марганца из восстановленного в окисное состояние и выпадению их в осадок, что сопровождается также повышением окислительно-восстановительного потенциала. Улучшение окислительно-восстановительных в почве отражается и на содержании обменных катионов. При этом в случае сгорания гумуса содержание обменных оснований резко снижается, а без потери его - увеличивается (табл. 1). [7]

Таблица 2. Влияние пожаров на содержание обменных оснований в дерново-псевдоподзолистой супесчаной почве, мг-экв/100 г почвы

Интенсивность пожара	Глубина, см	Кальций	Магний
Контроль	0-5 5-10 10-20 20-30	2,96 1,52 1,52 1,52	1,12 0,88 0,45 0,56
Слабая	0-5 5-10 10-20 20-30	2,68 1,64 1,12 1,00	0,96 0,72 0,64 0,96
Средняя	0-5 5-10 10-20 20-30	6,24 2,00 1,64 0,96	0,90 0,88 0,78 1,20
Сильная без потери гумуса	0-5 5-10 10-20 20-30	8,64 1,21 1,47 1,55	1,84 1,03 0,48 1,04
Сильная с потерей гумуса	0-5 5-10 10-20 20-30	1,99 0,95 0,86 0,95	0,73 0,42 0,87 0,95

Увеличение обменных оснований 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 (табл. 2). [7]

Таблица 2. Содержание питательных элементов в дерново-псевдоподзолистой супесчаной почве после пожара, мг/100 г почвы

Интенсивность пожара	Глубина, см	NH4	P2O5	K2O
Контроль	0-5 5-10 10-20 20-30	19,2 12,2 9,9 9,8	4,6 4,6 3,6 5,0	5,2 5,2 4,8 10,1
Очень слабая	0-5 5-10 10-20 20-30	30,6 14,4 9,1 9,7	5,0 5,0 3,2 3,4	4,8 4,8 11,5 3,0
Слабая	0-5 5-10 10-20 20-30	35,5 24,0 9,2 9,4	4,6 4,6 2,6 3,2	4,8 4,8 6,8 10,8
Средняя	0-5 5-10 10-20 20-30	41,7 11,7 11,7 7,2	15,5 15,5 2,8 2,4	5,8 5,8 11,8 11,8
Сильная без потери гумуса	0-5 5-10 10-20 20-30	93,6 16,4 10,4 5,0	14,5 14,5 3,0 2,8	10,5 10,5 6,5 11,0
Сильная с потерей гумуса	0-5 5-10 10-20 20-30	42,0 17,4 17,6 5,5	5,0 5,0 3,0 3,2	13,8 13,8 9,5 8,0

Это явление отмечалось исследователями и на Урале (Арефьева, Колесников, 1963; Фирсова, 1969 и др.).

Интегральное действие пожаров заключается в перестройке биогеоценоза в целом. Происходят смены основных растений-эдификаторов, животного населения, микроорганизмов. Меньшее воздействие высоких температур испытывают почвообразующие породы, за исключением тех случаев, когда они выходят на поверхность. Более устойчивыми к пожарам оказываются гидроморфные почвы. [7]

Пожары приводят к серьезным изменениям в пределах почвенного профиля. Особенно активны процессы потери гумуса при выгорании подстилки и верхнего гумусового горизонта. Кроме того, происходит деградация первичных минералов и глинистой плазмы. Изменения в морфологии наиболее заметны в верхних горизонтах (широкое распространение угольков, сохранение охристых тонов в окраске горизонтов).

Выгорание подстилки приводит к изменению залегания почвенных горизонтов. По мере становления растительности начинает формироваться новая подстилка, но бывшие пирогенные горизонты сохраняются длительное время. В результате пожаров изменяется кислотность почв, обычно в сторону подщелачивания. В образующейся после пожаров золе отмечается потеря наиболее подвижных элементов. К их числу относятся калий, натрий, магний, марганец.

В послепожарный период увеличивается подвижность органического вещества, в их составе увеличивается количество наиболее агрессивных фракций, представленных фульвокислотами.

Существенные изменения происходят и в термическом режиме почв. На гарях, по сравнению с ненарушенными участками, отмечается увеличение температуры от 3 до 6-10о. К деградационным явлениям относятся также ухудшение структуры, увеличение плотности, возникновение трещин.

Деградация лесных почв после пожаров связана и с изменением водного режима. Как правило, лесные почвы после пожаров склонны к временному или длительному заболачиванию. Период заболачивания сопровождается интенсивным проявлением процессов оглеения, сегрегацией железа, господством восстановительных процессов. Это приводит к потере важнейших элементов из профиля почвы. [1]

Восстановление свойств почв происходит в зависимости от силы воздействия огня и их гранулометрического состав. Например, в меньшей степени воздействие пожаров касается песчаных и супесчаных почв. Длительность восстановления может растягиваться от 1 до 20 лет. Некоторые изменения могут сохраняться чрезвычайно длительное время.

Таким образом, под воздействием пожаров возникают следующие деградационные процессы в почвах:

? выгорание подстилки и потеря гумуса, увеличение в его составе агрессивных фракций;

? нарушение водного режима;

? временное или длительное заболачивание;

? потеря почвенного мелкозема, иногда всей почвенной массы;

? изменение термического режима почв;

? ухудшение структуры, увеличение плотности.

Важнейшим последствием этих нарушений является как изменение собственно почвенных свойств, снижающих устойчивость почв, так и кардинальная смена биологического круговорота.

Заключение

Природный пожар - это техногенное явление, которое оказывает интенсивное воздействие на природу, нарушающее естественное равновесие между отдельными компонентами биогеоценоза, влияющее на биоразнообразие, поведение животных, тип растительности, свойства и динамику почвы, на стадии и особенности прохождения сукцессионных явлений.

Существует много разновидностей природных пожаров, различающиеся по всевозможным характеристикам и по-разному оказывающие своё влияние на окружающую среду. Степной, лесной или торфяной пожар, верховой или низовой будут различны в сгораемом материале, в скорости сгорания, в температуре горения и в ряде других различий. Так же на вид пожара на его площадь и силу влияют - время года, климат, ландшафт, и, конечно, антропогенный фактор. Человек является наиболее частым прямым или косвенным виновником природных пожаров, но от скорости и подготовленности его действий, зависит, на сколько, сильными будут последствия.

Чаще наибольшее внимание учёных среди компонентов экосистем пострадавших от природных пожаров вызывали сообщества растений. Установлено, что пожары всегда ведут к снижению фиторазнообразия. Происходит уничтожение надземных и подземных частей растений, что обусловливает отмирание, как молодых, так и сформировавшихся взрослых особей. Сгорание цветков и плодов уменьшает реальную семенную продуктивность растений, банк семян в почве и число появившихся из них впоследствии проростков. Часто учёные выявляют и положительные последствия природных пожаров, ведь с другой стороны, огонь непосредственно уничтожает источники инфекции, споры паразитических грибов, кладки насекомых?фитофагов и других вредителей леса. На месте выгоревшего леса или степи активно развивается сукцессионные явления.

Бесспорно, что пожары, особенно сильные, губительны для живых организмов. Однако в непосредственный контакт с высокой температурой и дымом большинство животных и птиц вступают в состояние беспомощности (детеныши, больные особи) или же при вспышках пожаров, когда одновременно горят большие площади лесов и животные оказываются окруженными огнем. В большей степени от пожаров страдает фауна беспозвоночных, связанных с травостоем ? долгоносики, листоеды, равнокрылые, чешуекрылые и др. Медленно происходит восстановление фауны беспозвоночных, связанных с лесной подстилкой ? многоножек, некоторых пауков, клопов. Обычно их не фиксируют на выгоревшей территории по прошествии 3?х и большего количества лет. Наименьшее влияние пожоги оказывают на насекомых, тесно связанных с почвой ? жужелиц, чернотелок.

Велико влияние лесных пожаров на почвообразование. Имеется достаточно много работ, как у нас в стране, так и за рубежом, в которых показаны изменения физических, химических, физико-химических, биохимических и биологических свойств почв под влиянием пожаров.

Восстановление свойств почв происходит в зависимости от силы воздействия огня и их гранулометрического состав. Например, в меньшей степени воздействие пожаров касается песчаных и супесчаных почв. Длительность восстановления может растягиваться от 1 до 20 лет. Некоторые изменения могут сохраняться чрезвычайно длительное время.

Из всего вышеупомянутого можно сделать вывод, что все компоненты экосистемы сильно и бесповоротно изменяются впоследствии природных пожаров, имея, помимо, отрицательных ряд положительных последствий. Исследования в области влияния природных пожаров на компоненты экосистемы по большей части разрознены и узконаправленны. Данная тема требует дальнейшего изучения и разработок.

Список литературы

1. Александровский А.Л. Эволюция почв и географическая среда / А.Л. Александровский, Е.И. Александровская. М.: Наука. - 2005. - С. 223

2. Алехин В.В. Растительность СССР в основных зонах / В.В. Алёхин - М.: Госиздат «Советская наука», 1951. - С. 512.

3. Бобровский М.В. Лесные почвы Европейской России: биотические и антропогенные факторы формирования / М.В. Бобровский // Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2010. - 359с.

4. Гавриленко В.С. Абсолютно заповедный режим и пожары в степных заповедниках: непривычное решение // Степной бюллетень. Осень?зима 2007. № 23?24. С. 25?26.

5. Горчаковский П.Л. Каменистые степи: особенности, происхождение и синтаксономический статус // Степи Евразии: сохранение природного разнообразия и мониторинг состояния экосистем. Материалы международного симпозиума. Оренбург, 1997. С. 61?62.

6. Горбунова Ю.С. Трансформация состава и свойств почв лесостепи под влиянием лесных пожаров / Горбунова Ю.С.// диссертация Воронеж, 2013. - С. 235

7. Гришин А.М. и др. А.С. 1956. 687 А1, МКИ?5, А 62 с 3/02. Способ локализации лесных пожаров. Опубл. 15.04.90, бюл. № 14.

8. Данилов С.И. Пал в Забайкальских лесах и его влияние на растительность // Вестн. ДВФАН. 1936. С. 21.

9. Двуреченский В.Н. Структура и разнообразие первично-пирогенных сообществ герпетобионтных членистоногих на месте коренных пихто-ельниках Среднего Урала / С.Л. Есюнин, В.О. Козьминых, Н.Л. Ухова

10. Джапова Р.Р. Воздействие пожара на динамику популяций доминантов злаково?белополынного сообщества // Особь и популяция - стратегия жизни. Сб. материалов IX Всеросс. популяционного семинара. (Уфа, 2?6 октября 2006 г.). Ч. 1. Уфа, 2006. С. 316?321.

11. Исаева Л.К. Экология пожаров, техногенных и природных катастроф: Учеб. пособие. / Л.К. Исаева - М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - С. 301

12. Корчагин А.А. Влияние пожаров на лесную растительность и восстановление ее после пожара на европейском Севере / А.А. Корчагин // Тр. Ботан. Ин-та АН СССР. Сер.3 (Геоботаника). Вып. 9. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 154. - С. 75-149.

13. Корчагин А.А. Условия возникновения пожаров и горимость лесов европейского севера / А.А. Корчагин // Ученые записки МГУ (серия география №166), 1954. - С. 182 - 322.

14. Лавренко Е.М. Степи // Растительность. Т. 2. ? М.?Л.: Изд?во АН СССР, 1940. С. 1207.

15. Малышева Г.С., Малаховский П.Д. Пожары и их влияние на растительность сухих степей // Бот. журн. 2000. Т. 85, № 1. С. 96?103.

16. Микулин Е.В. Редкие и исчезающие виды флоры степей Воронежской области // Степи Северной Евразии: Стратегия сохранения природного разнообразия и степного природопользования в XXI веке. Материалы междунар. симпоз. Оренбург, 2000. С. 25-58.

17. Немков В.А., Сапига Е.В. Постпирогенное восстановление фауны беспозвоночных // Степи Северной Евразии. Эталонные степные ландшафты: проблемы охраны, экологической реставрации и использования. Материалы III междунар. симпоз. Оренбург: ИКП «Газпромпечать» 2003. С. 368?369.

18. Нешатаев В.Ю., Добрыш А.А., Нешатаев М.В., Пестеров А.О. Послепожарная динамика лесов Лапландского заповедника // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века: Материалы всеросс. конф. Ч. 5: Геоботаника. Петрозаводск: Карельск. НЦ РАН, 2008. С. 231?233.

19. Одум Ю. Экология: В 2?х т. Т. 1. / Ю. Одум. - М.: Мир, 1986. - С. 328.

20. Повзик Я.С., Панарин В.М., Даниленко А.С. Пожарная тактика. М.: Стройиздат, 1990. 335 с. - Пожарная тактика. М., 1984. С. 262?266.

21. Родин Л.Е. Выжигание растительности как прием улучшения злаково?полынных пастбищ // Сов. ботаника. 1946. №3. С.147?162.

22. Родин Л.Е. Пирогенный фактор и растительность аридной зоны Бот. журн. / Л. Е. Родин. - 1981. Т. 66, № 12. С. 1673?1684. .

23. Тимошенков В.А., Тимошенкова В.В. Пожары в Хомутовской степи: причины, информация, последствия // Степной бюллетень. Осень?зима 2007. № 23?24. С. 27?30.

24. Тюрин В.Н. Пирогенный фактор в пойме Оби и его возможное влияние на растительность (оценка с использованием космических снимков Landsat) // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века: Материалы всероссийской конференции (Петрозаводск, 22?27 сентября 2008 г.). Часть 5: Геоботаника. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. С. 313?314.

25. Устинова А.А. Антропогенное воздействие на растительный покров Самарской области // Флористические и геоботанические исследования в Европейской России. Материалы Всеросс. науч. конф., посв. 100?летию дня рождения А.Д. Фурсаева. Саратов: Издво СГПУ, 2000. С. 117?119.

26. Чемидов М.М. Экологические режимы использования Черноземельских пастбищ и подходы к его изучению // Степи Северной Евразии. Материалы IV междунар. симпоз. Москва: ИПК «Газпромпечать», 2006. С. 752?753.

27. Щусев Б.Л. Лесные пожары и их последствия// Информационный сборник. Вопросы горения и пожарной профилактики. М., 1957. С. 55?77.

28. Сверлова Л. И. Засуха и лесные пожары на территории России и стран ближнего Зарубежья /Л.И. Сверлова; Хабаровск ГАЭиП - М. : РИЦ ХГАЭП, 2011. - С.205-208.

Размещено на Allbest.ru