Главная – Журналы – Сибирский лесной журнал 2023 номер 6

Представлен краткий обзор содержания статей тематического номера «Сибирского лесного журнала» № 6 2023 г., посвященного лесопирологическим исследованиям.

На территории Средней Сибири ежегодно возникают сотни лесных пожаров, распространяющиеся на огромные площади, а в последние десятилетия число их и пройденная площадь значительно возросли, также увеличилась средняя площадь одного пожара. Все это свидетельствует о недостаточной эффективности организации охраны лесов. Максимальное число пожаров приходится на Нижнеангарский таежный район с преобладающими сосновыми насаждениями, в которых с середины прошлого века активно проводятся сплошные рубки. Наибольшая площадь, пройденная лесными пожарами, зарегистрирована в Среднесибирском плоскогорном таежном районе, где леса малодоступны и выделена зона контроля. Здесь также зафиксировано самое большое количество пожаров от гроз (93.1 %). В основном крупные катастрофические пожары действовали в зоне контроля. Анализ метеофакторов, влияющих на возникновение лесных пожаров на примере отдельных лесных районов, и полученные регрессионные модели зависимости числа пожаров от температуры и осадков в современных условиях позволили установить главные причины возникновения пожаров: интенсивное хозяйственное освоение лесных территорий, появление значительного количества антропогенных источников огня и увеличение грозовой активности вследствие изменения климата. Использование регрессионной модели связи количества лесных пожаров со средней температурой воздуха и суммой осадков за пожароопасный сезон позволяет качественно оценить систему охраны лесов от лесных пожаров. В то же время в отдельных лесных районах наблюдается снижение эффективности охраны лесов от пожаров, рост числа которых обусловлен климатическими изменениями.

Пожары растительности на территории арктической зоны Сибири (64-74° с. ш., 60-150° в. д.) изучались в условиях наблюдаемых климатических изменений на рубеже XX - начала XXI вв. На территории исследования на градиенте долготы рассматривались четыре сектора с интервалом 20°, таким образом, что границы по долготе для каждого сектора совпадали с границами бассейнов крупных рек - Оби, Енисея (с Хатангой), Лены, Яны, Индигирки, Колымы. В качестве исходных данных использованы банк пожаров Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, собранный по материалам спутникового мониторинга в 1996-2022 гг., а также результаты анализа метеорологической информации на территорию Сибири из открытых каталогов за более чем 100-летний интервал наблюдений (1900-2022 гг.). В работе проанализирована пространственно-временная вариация основных метеорологических характеристик, включая температуру воздуха, количество осадков, грозовую активность с детализацией на градиенте долготы. Дополнительно восстановлены тренды тепло- и влагообеспеченности и длительности пожароопасного периода. Выявлены относительные аномалии основных метеорологических факторов на временном интервале 2000-2022 гг. в сравнении со среднестатистическими нормами 100-летнего периода и относительная скорость их изменения в современном климате. Для рассмотренных показателей выполнена геопространственная интерполяция средствами геоинформационных систем. На основе корреляционного анализа зафиксирована степень связи между рассматриваемыми факторами и показателями горимости в арктической зоне Сибири в 2002-2022 гг.

К одним из наиболее важных факторов, влияющих на пожарную опасность лесов, относятся условия погоды. При наличии всевозможных методических подходов (в частности, к учету осадков) и различиях лесоводственных и природно-климатических условий, а также при разной плотности метеостанций рассчитанные по указанным методикам значения существенно различаются по лесным районам. Для корректной оценки качества методик и правильной интерпретации полученных результатов разработан специальный инструментарий, позволяющий произвести необходимую предварительную обработку и визуализацию данных в виде интерактивной панели. Существующие подходы основывались на линейном коэффициенте корреляции Пирсона. Вместе с тем этот критерий применим только в случае, если исходные данные распределены по нормальному закону. Сформированные в ИСДМ-Рослесхоз большие объемы данных показывают, что это не так. Новый подход отличается тем, что исходные данные предварительно преобразуются методом логарифмирования, а это повышает точность полученных оценок. Разработанный инструментарий позволил провести сравнительный анализ основных методик, используемых в России. Для большей территории (30 %) лучшие результаты получены с использованием методики показателя влажности с учетом гигроскопичности (ПВГ), на втором месте - методика показателя влажности 2 (ПВ-2, 26 %), далее следуют методики показателя влажности 1 (ПВ-1, 20 %) и Нестерова (13 %). На остальной территории (11 %) результат не является статистически значимым. Подготовленная авторами интерактивная карта в сочетании с динамическим графиком позволяет визуализировать результаты сравнения до уровня лесных районов внутри субъектов Российской Федерации, упростив тем самым интерпретацию полученных результатов. Итоги работы могут быть использованы для совершенствования шкал пожарной опасности в лесах в зависимости от условий погоды.

В связи с интенсивным промышленным освоением территории Красноярского края произошли значительные перемены в растительном покрове и увеличилось количество источников огня. Вследствие изменения климата также возросло количество молниевых разрядов, являющихся основной причиной лесных пожаров на малоосвоенных северных территориях края. Разработка региональной шкалы пожарной опасности по условиям погоды вызвана тем, что существующая единая федеральная шкала пожарной опасности по условиям погоды недостаточно точно характеризует пожарную опасность лесных участков региона и не позволяет рационально регламентировать работы лесопожарных служб и маневрировать силами лесничеств и авиаотделений. На основе данных о количестве и площади лесных пожаров и о причинах их возникновения нами выполнены обобщения и анализ приуроченности пожаров и причин возникновения возгораний по лесным районам Красноярского края. Установлено, что в современных условиях территория края характеризуется увеличением пожарной активности. Ввиду сложности рельефа, разнообразия климатических и лесорастительных условий для каждого лесного района нами были построены региональные шкалы пожарной опасности по условиям погоды и проведено их сравнение с единой федеральной шкалой. Использование разработанных нами шкал пожарной опасности для лесных районов Красноярского края позволит своевременно проводить обнаружение и тушение лесных пожаров.

Для совершенствования лесопожарной охраны необходимы крупномасштабные карты растительных горючих материалов (РГМ). Технология составления карт РГМ разработана в Институте леса им. В. Н. Сукачева СО РАН. Она включает методики составления карт по имеющимся материалам лесоустройства, в процессе нового лесоустройства, в процессе лесоинвентаризации или автономное составление крупномасштабных карт РГМ на ограниченные территории с использованием аэроснимков или космоснимков сверхвысокого разрешения. Для применения любой из перечисленных методик необходим определитель типов основных проводников горения (ОПГ), главной группы растительных горючих материалов, которая при появлении источников огня при определенных метеоданных обеспечивает возможность возникновения и распространения по территории пламенного горения. Типы ОПГ отражаются на самой карте, а другие группы РГМ - в прилагаемом пирологическом описании, которое представляет собой сокращенное таксационное описание с добавлением по каждому выделу отметки типа основного проводника горения с учетом критического класса засухи по условиям погоды и периода пожароопасного сезона. В статье рассматриваются методические вопросы разработки определителя типов ОПГ на примере Красноярского Приангарья, поскольку требуется адаптация для использования его в других регионах. Приведен пример определителя, использованного при глазомерной таксации при лесоустройстве ряда заповедников. В результате на ГИС-основе были созданы информационные базы данных для оперативного составления крупномасштабных карт растительных горючих материалов, которые могут использоваться для оценки текущей природной пожарной опасности в зависимости от погодных условий и для прогноза поведения возникших пожаров.

Проведена оценка состояния нарушенных пожарами, рубками и насекомыми-вредителями участков лесных земель в предгорьях Восточного Саяна в присущих району исследования лесных формациях - кедровой ( Pinus sibirica Du Tour), пихтовой ( Abies sibirica Ledeb.), сосновой ( Pinus sylvestris L.), еловой ( Picea obovata Ledeb.), лиственничной ( Larix sibirica Ledeb.), березовой ( Betula pendula Roth), осиновой ( Populus tremula L.), а также на участках лесных культур. Установлено, что вследствие воздействия пожаров, насекомых-вредителей, рубок и ветровалов происходит ухудшение санитарного состояния лесов. Выявлены закономерности естественного лесовосстановления на нарушенных участках лесных земель. Отмечено, что в результате разрастания густого травяного покрова, образования мощной подстилки, разрастания мха сфагнума ( Sphagnum L.) и возникновения частых пожаров на большей части нарушенных участков лесных земель отмечается неудовлетворительное лесовосстановление. На участках с достаточным количеством жизнеспособного подроста естественное лесовозобновление происходит вегетативным способом мягколиственными малоценными древесными породами (березой и осиной), которые, в свою очередь, угнетают молодое неокрепшее поколение хвойных деревьев (в том числе лесных культур) за счет затенения и конкурентной борьбы за почвенные элементы питания.

Проведена оценка изменения запасов лесных горючих материалов в пихтарниках крупнотравно-зеленомошных в подзоне южной тайги Красноярского края. Объектом исследования были темнохвойные насаждения с преобладанием пихты сибирской ( Abies sibirica Ledeb.) крупнотравно-зеленомошного типа леса, поврежденные полиграфом уссурийским ( Polуgraphus proximus Blandford). Установлено, что основной отпад приходится на деревья средних диаметров, подверженных значительному конкурентному давлению со стороны деревьев крупного размера. Проведена оценка запасов лесных горючих материалов (живого напочвенного покрова, упавших древесных горючих материалов, опада, подстилки). Установлено, что в нарушенных темнохвойных насаждениях на 8-10-й год с начала воздействия короеда они увеличиваются (с 24.01 до 41.53 т/га), в основном за счет упавших древесных горючих материалов (30.84 т/га), а также значительно возрастают запасы травяно-кустарничкового яруса (с 0.31 до 1.93 т/га).

Изучение лесных экосистем, претерпевшие значительные изменения в связи с лесопромышленным освоением с 50-60-х годов ХХ в. и катастрофическими пожарами конца 1990-х - начала 2000-х годов, проходило в хвойно-широколиственных лесах национального парка «Анюйский». Для этого была заложена 21 пробная площадь в горной части бассейна среднего и верхнего течения р. Анюй, на правобережье, в местах, пройденных лесными пожарами в разные годы. На пробных площадях проводились количественный учет и оценка лесоводственно-таксационных показателей древостоя, подроста и подлеска. Установлено, что на всей обследованной территории сформировались молодняки из березы плосколистной ( Betula platyphylla Sukaczev) возрастом от 15 до 30 лет с единичным участием широколиственных пород - клена мелколистного ( Acer mono Maxim.), липы Таке ( Tilia taquetii C. K. Scheind.), дуба монгольского ( Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.), ясеня маньчжурского ( Fraxinus mandshurica Rupr.) и др. В результате пожаров из насаждений исчезли коренные хвойные породы - ель аянская ( Picea jezoensis (Siebold & Zucc.) Carrière), пихта белокорая ( Abies nephrolepis (Trautv. ex Maxim.) Maxim.) и кедр корейский ( Pinus koraiensis Siebold et Zucc.), которые отмечены в составе подроста и появились там при благоприятных условиях, складывающихся для этих тенелюбивых пород под пологом березы плосколистной. С продвижением на восток и с увеличением высоты над уровнем моря участие ели аянской в подросте возрастало, однако в целом видовое разнообразие в составе ярусов снижалось с 19-40 до 4-27 видов. В подросте абсолютно преобладали береза плосколистная и лиственница Каяндера ( Larix cajanderi Mayr), на долю коренных пород приходилось около 60 % общего количества подроста. В основном он был благонадежным (78 %), 56 % его имело высоту более 1.5 м. В кустарниковом и травяно-кустарничковом ярусах отмечались представители коренных хвойно-широколиственных лесов: лещина маньчжурская ( Corylus mandshurica Maxim.), барбарис амурский ( Berberis amurensis Rupr . ), василистник нитчатый ( Thalictrum filamentosum Maxim.), вальдштейния Максимовича ( Waldsteinia maximowicziana (Teppner) Prob.) и др.

Рассмотрены закономерности восстановления живого напочвенного покрова после экспериментальных пожаров разной интенсивности (924-4275 кВт/м) в южно-таежных сосновых насаждениях Нижнего Приангарья. Установлено, что пожары, в зависимости от их интенсивности, привели к снижению видового разнообразия (индекса Шеннона), видового богатства, проективного покрытия и надземной фитомассы травяно-кустарничкового яруса. На 12, 13-й годы пирогенной сукцессии видовое богатство травяно-кустарничкового яруса на 60-75 % представлено видами допожарного сообщества. Проективное покрытие доминанта - брусники ( Vaccinium vitis-idaea L.) - составляло 66-84 % от допожарного значения, надземная фитомасса травяно-кустарничкового яруса - 43-68 % от исходной. Пожары средней и высокой интенсивности привели к гибели мохово-лишайникового покрова, при пожаре низкой интенсивности моховой покров сохранился на не пройденных огнем участках. На 12 и 13-й год после пожаров проективное покрытие мохово-лишайникового покрова составило 15-26 % от допожарного значения. Наблюдалось восстановление допожарных мхов - плевроциума Шребера ( Pleurozium schreberi (Willd. ex Brid.) Mitt.), дикранума многоножкового ( Dicranum polysetum Sw.), а также пионерных лишайников рода Cladonia - кладонии гроздевидной ( Cladonia botrytis (K. G. Hagen) Willd), к. пустовой ( Cl. cenotea (Ach.) Schaer.), к. рогатой ( Cl. cornuta (L.) Hoffm.), к. бесформенной ( Cl. deformis (L.) Hoffm.), к. изящной ( Cl. gracilis (L.) Willd). Низовые пожары средней и высокой интенсивности привели к изменению границ допожарных растительных микрогруппировок. Через 12 лет после низкоинтенсивного пожара преобладали допожарные микрогруппировки (бруснично-разнотравно-зеленомошная и бруснично-зеленомошная). На 13-й год после среднеинтенсивного пожара в границах допожарной бруснично-лишайниково-зеленомошной микрогруппировки сформировалась брусничная. Высокоинтенсивный пожар привел к увеличению числа растительных микрогруппировок. В напочвенном покрове доминировали растительные микроассоциации - лишайниково-политриховая, бруснично-политриховая, разнотравно-политриховая, политриховая, майниковая, бруснично-плауново-политриховая, бруснично-лишайниковая, лишайниковая.

Изучено влияние природного низового пожара разной интенсивности на ростовые процессы в стволах взрослых деревьев сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L . ), растущих в естественном насаждении Красноярской островной лесостепи. Первичной реакцией является уменьшение числа клеток в зонах, отвечающих за формирование и развитие клеток флоэмы и ксилемы - камбия, роста растяжением и вторичного утолщения стенок при поражении ствола огнем. Тепловое воздействие вызывает снижение влажности развивающихся слоев флоэмы и ксилемы, что изменяет условия морфогенеза их клеток и приводит к сокращению числа клеток, произведенных камбием, во флоэме и в слое ранней ксилемы. В постпирогенный период изменяется структура проводящих путей (ширина лучей и их содержание), отвечающих за приток фотоассимилятов к развивающимся тканям. Ширина лучей во флоэме и ксилеме увеличивается. Содержание лучей в ксилеме тоже увеличивается с повышением степени поражения. Во флоэме содержание лучей повышается при средней степени поражения ствола и снижается при усилении степени повреждения. Одновременно во флоэме увеличивается содержание аксиальной паренхимы. В лучевой и аксиальной паренхиме луба в зависимости от степени поражения стволов пожаром меняется содержание крахмала, который служит запасным пулом углеводов для ростовых процессов. В конце ростового сезона число клеток в сформированном слое проводящей флоэмы уменьшается с повышением степени повреждения ствола огнем. Объем лучевой системы (ширина лучей и их содержание), напротив, значительно увеличивается при усилении воздействия пожара. В ксилеме как следствие пожара образуется меньше ранних и поздних трахеид, сокращаются их размеры, снижается количество биомассы, накопленной в клеточных стенках. В октябре после окончания ростовых процессов крахмал в паренхиме луба отсутствует.

Обобщен опыт ликвидации торфяных пожаров в летний период на территории Свердловской области. Установлено, что большинство торфяных пожаров развивается из беглых низовых в мае, когда на территории области наблюдается пик горимости. Чаще всего торфяные пожары возникают на заброшенных осушенных торфяниках. При продвижении беглого низового пожара по осушенному торфянику на участках с обнаженным торфом или со значительным запасом напочвенных горючих материалов горение заглубляется в торфяную залежь и формируются многоочаговые торфяные пожары. Кроме того, обнаружение весной на осушенных торфяниках очагов горения нередко связано с непотушенными в прошлом году торфяными пожарами. К наиболее эффективным способам ликвидации торфяных пожаров относится подтопление, при котором создаются специальные плотины высотой до 0.5 м, препятствующие сбросу воды по элементам рельефа, ручьям, канавам. Первая плотина создается в самом низком месте очагов тления, а затем - каскад дополнительных плотин вверх по рельефу местности. Каждая плотина должна держать уровень воды до 0.5 м. Экспериментально установлено, что способом подтопления можно потушить 80 % всех очагов торфяных пожаров. Там, где потушить пожар подтоплением невозможно, его тушат сосредоточенной струей воды. После ликвидации торфяного пожара требуется длительный мониторинг за потушенной площадью, поскольку возможно повторное возгорание от скрытых очагов тления.

Представлен аналитический обзор систем спутниковой навигации с точки зрения пользовательских устройств и глобальной организации, а также приборов приема и обработки пространственной информации в контексте их использования при мониторинге и тушении пожаров в природной среде. Описаны перспективные российские и зарубежные разработки в области спутниковой навигации и передачи информации, которые позволяют существенно увеличить эффективность тушения пожаров и безопасность борьбы с огнем в природной среде. Определен наиболее оптимальный вариант управления силами и средствами пожаротушения, который предусматривает построение системы, комбинирующей возможности применения как радио-, так и спутниковых каналов связи. Данный подход позволит существенно повысить безопасность выполнения мониторинга и борьбы с природными пожарами, а также организовать современную надежную и независимую систему поддержки принятия решений, тем самым значительно улучшить качество и экономическую эффективность работ в лесном пожаротушении. Предлагаются необходимые изменения, целесообразные для преодоления имеющегося технологического отставания России от стран-лидеров в области информатизации борьбы с пожарами в природной среде.

Леса на территории Республики Беларусь относятся к потенциально пожароопасным. Организацию работ по охране лесов от пожаров на республиканском и территориальном уровнях осуществляют Министерство лесного хозяйства, его соответствующие структурные подразделения, юридические лица, ведущие лесное хозяйство, а также подразделения по чрезвычайным ситуациям (авиационная охрана лесов) Министерства по чрезвычайным ситуациям. В лесном фонде в 1959-2022 гг. возникло 139.7 тыс. пожаров на общей площади 222.9 тыс. га. Анализ многолетних статистических данных показал, что основной причиной возникновения лесных пожаров является антропогенный фактор. Приведены способы и средства прогнозирования и мониторинга лесных пожаров, регламентация работы лесопожарных служб. На территории страны функционирует многоуровневая система мониторинга лесных пожаров с использованием наземного, авиационного и аэрокосмического способов, что обеспечивает оперативность их обнаружения. Изложены сведения о противопожарном обустройстве лесного фонда. В соответствии с лесопожарным районированием территория страны разделена на три лесопожарные пояса, что позволяет объективно планировать трудовые и финансовые ресурсы на противопожарное обустройство лесного фонда. Основными подразделениями лесопожарных служб являются пожарно-химические станции различных типов, а также пункты сосредоточения пожарного инвентаря. Для борьбы с лесными пожарами используются авиационная техника, пожарные автомобили, вездеходы, емкости для доставки воды, мотопомпы различной производительности, лесопожарные модули, ранцевые огнетушители различных модификаций, огнезащитные химические составы и другая специализированная техника и оборудование. Учет лесных пожаров осуществляют юридические лица, ведущие лесное хозяйство, и их вышестоящие органы на основе актов о лесном пожаре, а государственный учет - Национальный статистический комитет. Изложены пути совершенствования охраны лесов от пожаров, обеспечивающие минимизацию их площади и причиненного ущерба.

Представлены итоги 30-летнего международного сотрудничества по проблеме лесных пожаров с учеными из стран Европы и Америки, включающего международные конференции, встречи, совместные экспериментальные исследования по моделированию лесных пожаров и мониторингу послепожарной сукцессии в бореальных лесах Сибири. В 1993 г. в Красноярском крае был проведен Борский эксперимент по изучению горения биомассы в среднетаежном сосняке, представляющий собой смоделированный контролируемый высокоинтенсивный лесной пожар. Полученные экспериментальные данные по параметрам поведения огня и пожарным эмиссиям позволили осуществить послепожарный мониторинг и оценить последствия воздействия пожара на компоненты леса. Борский эксперимент был уникален своими размерами и продолжительным мониторингом послепожарного лесовосстановления. В 1996 г. начались совместные международные исследования по проведению контролируемых выжиганий вырубок с целью снижения пожарной опасности и стимулирования лесовосстановительных процессов на вырубках в равнинных и горных пихтарниках разнотравно-зеленомошных. Для изучения воздействия пожаров на компоненты экосистемы в этот же период проводились эксперименты по моделированию пожаров разной интенсивности в южно- и среднетаежных сосняках. По уровню комплексных исследований и глубине их проработки эксперименты уникальны и проведены для бореальных лесов России впервые. После контролируемых выжиганий и экспериментов проводился мониторинг за процессом послепожарного лесовосстановления. Научное сотрудничество и обмен опытом с коллегами из других стран обогатили отечественную лесную пирологию зарубежным опытом и знаниями, а также сделали результаты исследований российских ученых доступными международной научной общественности.