Безлесные территории Земли (луга, степи, прерии, саванны и другие сообщества) регулярно подвергаются воздействию пожаров. В ходе миллионов лет эволюции в условиях периодических выгораний эти сообщества выработали высокую устойчивость к огню. Они восстанавливаются намного быстрее, чем леса, при этом их видовой состав меняется незначительно. Однако всё ли так однозначно? Ведь последствия возгорания безлесных территорий изучены значительно меньше, чем для лесных сообществ.

Весной 2024 г. в высокорейтинговом журнале Fire вышли две статьи, посвящённые воздействию пожаров на безлесные экосистемы (луга таёжной зоны и южные степи), соавторами которых выступили сотрудники географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН (Москва), Томского государственного университета, Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (Томск), Института комплексных исследований аридных территорий (Элиста) и биосферного заповедника «Чёрные Земли» (Калмыкия).

Статья «Влияние пожаров на пустынные растительные сообщества заповедника “Чёрные Земли”» подводит итоги ботанической части исследований в заповеднике по проекту «Пирогенная метка суббореальных пустынь Евразии» (грант РНФ 20-77-10010).

Территория заповедника «Чёрные Земли», расположенного в пустынно-степной зоне Республики Калмыкия, регулярно подвергается воздействию огня. С помощью спутниковых снимков ученые выделили ключевые участки с возрастом пожара от нескольких месяцев до 30 лет, а также участки, не подвергавшиеся возгоранию за указанное время. На этих территориях было изучено изменение биоразнообразия преобладающих здесь полукустарничковых и ксерофитно-злаковых сообществ (двух хроносерий от свежих к старым пожарам и не горевшим территориям). Проанализировано также влияние частоты возгораний на сообщества.

Карта расположения ключевых участков двух изученных хроносерий в заповеднике «Чёрные земли» и рядом с ним

Полученные результаты подтвердили высокую устойчивость пустынно-степных сообществ Калмыкии к пожарам.

«Проективное покрытие видов на сходных стадиях разных хроносерий не зависело от того, как часто выгорало сообщество. При этом успешнее возобновлялись виды с высоким обилием в сообществах, которые благополучно переживали огонь в виде частей вегетативного тела либо в виде семян. Примечательно, что ни на одном участке не выявлено восстановление полынных сообществ, типичных для северных пустынь, даже через 35 лет после пожара. Покрытие полыни восстанавливается очень медленно, и чаще в тех условиях, где этому способствует умеренный выпас скота», — рассказал научный сотрудник кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ Сергей Леднёв.

Публикация «Пожар как фактор динамики луговой растительности: модельный эксперимент в Западной Сибири» описывает исследования в рамках проекта «Моделирование отклика луговых экосистем на пирогенное воздействие в контролируемых условиях» (грант РНФ 22-27-00329).

Последствия пожара для растительного покрова изучались в течение трёх полевых сезонов на площадках малого масштаба (1 м²) и среднего масштаба (100 м²). Экспериментальные площадки с использованием датчиков температур были заложены на лугу Базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения РАН в Томске.

Опытные участки на территории Базового экспериментального комплекса. (A) Схема расположения опытных участков (в качестве фона использован спутниковый снимок maps.yandex.ru от августа 2020 г.) после ежегодного скашивания). (B) Пожарище 2022 г., предпожарное состояние в июле 2021 г. (C) Тот же участок 30 апреля 2022 г., сразу после пожара. (D) Тот же участок в июле 2023 г. (E) Контрольный участок с ежегодным скашиванием, июль 2022 г. (F) Контрольный участок без ежегодного скашивания, июль 2023 г.

«Максимальная температура пламени достигала 300-750°С. При этом прогрев поверхностного слоя почвы, содержащего семена однолетних растений и вегетативные органы многолетних, различался. На участках с обилием горючего материала рост температуры превышал 100°С, а в местах, где фронт огня не задерживался и проходил быстро, почва нагревалась кратковременно и незначительно», — сообщил старший научный сотрудник кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ Иван Семенков.

Проведенные эксперименты подтвердили высокую устойчивость лугов к пожарам, особенно единичным. Вместе с тем, ученые установили, что пирогенное воздействие не проходит для сообщества бесследно. Особенно это заметно на площадках малого масштаба, где пожары снизили число видов. Для участков в среднем масштабе 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 по условиям, 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 1 до 3-4 лет, но большая часть — в течение двух вегетационных сезонов», — пояснил Сергей Леднёв.

«Безлесные экосистемы гораздо устойчивее к воздействию огня, чем лесные, и результаты наших исследований это подтверждают, — подвела итог зав. лабораторией экологической безопасности географического факультета МГУ Татьяна Королёва. — Однако по скорости восстановления они сильно различаются между собой. Если лугу потребуется пара лет для восстановления до изначального состояния, то полынному сообществу опустыненной степи — несколько десятилетий. Это необходимо учитывать, в том числе для сохранения продуктивности сообществ при использовании в сельском хозяйстве и в целях охраны природы».

Источник: МГУ.