В пройденных пожаром лесных насаждениях изменяются свойства подстилки и почвы. Подстилка уничтожается пожаром или становится более плотной за счет сгорания верхнего слоя. Снижаются ее влагоемкость и коэффициент впитывания почвы. В дальнейшем потоки невпитавшейся воды часто разрушают верхний слой почвы, оставляя на поверхности промытый песок (вплоть до образования почти не покрытых растительностью песчаных гряд), и вымывают гумус и золу на 20-30 см. За счет угля и золы уменьшается альбедо поверхности и температура почвенного слоя на горелых участках становится значительно выше. Усиливаются и перепады температуры почвенного слоя (Мордкович, 2007).
Одним из главных свойств природных биологических сообществ является способность к самовосстановлению после внешних нарушений. Механизмы и динамика восстановительных процессов представляют большой интерес для исследования как с теоретической, так и с практической точки зрения. Систематическое исследование послепожарной восстановительной динамики лесов Европейского севера началось с 40-50-х годов прошлого века (Баккал и др., 2005)
При формировании растительности таёжной зоны обращается отдельное внимание на роль в этих процессах лесных пожаров. Многие исследователи связывают разнообразность сосновых и лиственничных лесов с частыми пожарами и последующими проявлением на пожарищах и гарях новых поколений леса.
Известно, что к экологическим факторам принято относить практически любой элемент среды, способный оказывать прямое влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз его индивидуального развития. Исследования, выполняющиеся в области лесоведения, биогеографии и физиологии растений, в свете приведенного определения позволяют рассматривать лесные пожары и вообще горение в лес как важный экологический, не периодический фактор формирования растительности и среды ее обитания. Ю. Одум (1975) относит лесные пожары одновременно к лимитирующим и регулирующим факторам.
4.2 Повторяемость пожаров
Повторяемость пожаров в каждой местности обусловлена сочетанием многих факторов: структуры природных комплексов, их экологическими режимами, пожарной опасностью породы и наличием источников возгораний. Перечисленные факторы определяют периодичность возникновения и распространения пожаров в пределах местности, отчетливо проявляющуюся при анализе их повторяемости за 2-3 столетия (Фуряев, 1996). В большой степени периодичность пожаров зависит от типа леса. В сибирских темнохвойных лесах (ельниках, кедрачах, пихтарниках) они происходят в среднем раз в 90-100 лет и более, в лиственничниках — раз в 60-100 лет, а в сосняках в зависимости от природной зоны межпожарный интервал от 8-12 лет в лесостепи до 25-40 лет в более северных бореальных лесах. На частоту пожаров влияет скорость накопления лесных горючих материалов — опада и валежа. Пожары в бореальных лесах возникают, как правило, не чаще, чем раз в 25 лет, поскольку за более короткое время не успевает накопиться достаточное для возникновения пожара количество лесных горючих материалов. От их количества зависит и интенсивность пожаров. При больших межпожарных интервалах интенсивность огня выше, больше опасность возникновения неконтролируемых пожаров (Мордкович и др., 2007). Распределение пожаров сильно зависит от мезо- и микрорельефа интенсивность пожаров увеличивается от поймы и ее террасе. Низовые пожары не высокой интенсивности живой напочвенный покров уничтожают мозаично. "Мозаика" пожара на прямую зависит от микрорельефа (Фуряев, 1996). Большое значение для возникновения очагов пожара имеют вырубки — на них накапливаются в большом количестве и из-за хорошей инсоляции быстро высыхают порубочные остатки. Вырубки, зарастающие вейником, горят практически каждый год, что может замедлять восстановление леса на них, в отличие от вырубок, зарастающих кипреем. Подобными очагами пожаров выступают и шелкопрядники — нередко встречающиеся в Сибири участки леса, погибшие от повреждения сибирским шелкопрядом. Пожары, прошедшие такие участки, ускоряют лесовозобновление. С Скандинавии считается полезным проходить контролируемым низовым пожаром недавние вырубки (Мордкович и др., 2007).
4.3 Динамические ряды восстановления сосновых лесов после пожаров
Послепожарный лесообразовательный процесс в его полном объеме изучен недостаточно. Серьезного внимания заслуживает послепожарная динамика растительности, в том числе и сосновых лесов на ландшафтной основе. Изучение различных фаций сосняков показало существенных особенностей, которые необходимо учитывать. В темнохвойных лесах послепожарные восстановительные стадии имеют хорошо выраженное морфологическое различия, в следствие которых они надежно выявляются в натуре и дешифрируются на аэрофотоснимках. Сосняки значительно реже полностью погибают от пожаров. Обычно они лишь изреживаются, в той или иной степени разрушаются, но часто сохраняют дополнительное поколение древостоя. Возобновление после пожаров во многих типах насаждений происходит без смены пород, с появлением группового подроста и формированием разновозрастных древостоев. Резких визуальных изменений и различий в морфологической структуре насаждений часто нет, за исключением характера живого напочвенного покрова, подроста и подлеска. Абсолютное большинство формирующихся послепожарных насаждений в течение многих десятилетий, как правило, периодически подвергается воздействию повторных пожаров, привносящих очередные изменения в состав структуру древостоев.
В рядах послепожарного восстановления сосняков в качестве основных признаков выделения стадий восстановительно-возрастной динамики принято принимать преобладающую породу и возраст основного поколения древостоя. При рассмотрении стадий восстановления темнохвойного древостоя, напротив, в первую очередь рассматривают состав пород. Возраст основного поколения древостоев сосняков таёжной зоны в большинстве случаев обусловлен давностью наиболее сильного пожара (Фуряев, 1996).
Востановительно-возрастные стадии формирования сосняков различных фаций имеют ряд общих характерных особенностей. Прежде всего это касается морфологической структуры сообществ на разных этапах формирования, обеспечивающий достаточно резкое внешние различие стадий и надежное выделение их в натуре.
Стадии:
-свежие гари с полностью погибшим древостоем
-лиственно-сосновые или сосново-лиственные молодняки
-сосновые жердняки
-средневозрастные и приспевающие насаждения
-спелые
-перестойные сосновые сообщества
Отмеченные выше более-менее общие черты стадий и динамика характерны для большинства сосновых сообществ ландшафтов подзоны южной тайги Западной и Средней Сибири.
Обобщенная схема не может отражать все возможные варианты восстановительно-возрастной динамики лесов. Особенности стадий по каждой фации обусловлены множеством прямых и косвенно действующих факторов: экологическим режимом экотопа и биологическими свойствами пород, слагающих сообщества и находящиеся в сложных межвидовых взаимоотношениях на протяжении всего цикла восстановительных смен. Кроме того, состав пород, его возрастную структуру, наличие подроста и подлеска, характер живого напочвенного покрова сосновых сообщества каждой стадии предопределяют в подавляющем большинстве случаев повторяющиеся пожары. Вследствие этого каждая из стадий того или иного вида фаций имеет свои индивидуальные черты, выражающиеся в составе пород на каждом этапе формирования, наличия возрастных поколений, характере живого напочвенного покрова и т.д. эти черты проявляются при детальном сопоставлении лесоводственно-таксационных, геоботанических и лесопирологических характеристик сообществ на одних и тех же стадиях различных фаций. Вместе с тем, начиная со свежий гари и кончая коренным или условно коренным типом соснового насаждения, растительность каждой фации проходит через морфологически сходные стадии восстановительно-возрастной динамики (Фуряев, 1996).
Пример пирогенной сукцессии на острове Высокий (Кандалакшский залив Белого моря)
В исследовании Жулай И. А. проведено сравнение зарастания двух гарей: на острове Высоком (территория Кандалакшского государственного природного заповедника) и на материке. Исследования длились 5 лет (с 2001 по 2005 год) и стартовали с гарей, находящихся в начальной стадии пирогенной сукцессии. В ходе данной работы были выявлены некоторые особенности хода восстановления сообщества на острове и на материке.
На острове заселение пожарища происходит за счет растений, произраставших на не горевшей части леса. Пирогенных видов не обнаружено. Очевидно, это объясняется трудностью проникновения семян растений с материка. На материке 60–50% составляли пирогенные виды, не свойственные данному биоценозу: иван-чай (Сhamaenerion angustifolium), ожика (LuzulapilosaL.), полевица (Agrostisalbum) и сердечник (Cardamine impatiens).
Также исследователями было отмечено, что при низовом пожаре взрослые, дающие урожаи семян, сосны (Pinus sylvestris L.) остались живыми.
Восстановление лиственных пород было отмечено уже первый – второй год после пожара. Корни погибших от огня берез (Betula), ив (Salix),осин (Populus tremula) и рябин (Sorbus aucuparia) вскоре дали поросль.
На четвертый год после пожаров на гари материка появилась семенная поросль древесных пород, на о. Высоком она не обнаружена. Что может быть связанно с особенностями островных биотопов. При сгорании большей части банка семян занос новых производиться очень медленно.
Среди семенной поросли преобладают ива (Salix) и сосна (Pinus sylvestris L.), но также были встречены и остальные, характерные для этого биотопа, виды. В климакс формации этого региона преобладают хвойные породы деревьев.
Среди семенной поросли возобновляющегося леса на гарях преобладали лиственные породы.
На пожарище происходит разрушение мертвой древесины. Уже на второй год после пожара на стволах погибших деревьев поселяются трутовые грибы – сапрофиты. Плодовых тел дереворазрушающих грибов-трутовиков на стволах сосен на гари о. Высокий не обнаружено.