Ученые узнали, как влияют на флору крупные и локальные луговые пожары

Исследование последствий палов на видовое богатство флоры лугов провел научный коллектив в составе специалистов Томского государственного университета (ТГУ), Института оптики атмосферы СО РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова, 25 июля сообщает пресс-служба ТГУ.

Ученые в течение трех полевых сезонов проводили экспериментальную работу на территории Томской области на опытных участках в 1 кв. м и 100 кв. м. В результате они установили, что весенний однократный пожар на небольших участках значительно снижает общий объем растительности, но увеличивает его на среднемасштабных.

Площадкой для изучения воздействия пожаров, различающихся по интенсивности горения, на параметры луговых фитоценозов стала территория базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы.

Результаты проведенных опытов были представлены в статье «Пожар как фактор динамики луговой растительности: модельный эксперимент в Западной Сибири», опубликованной в журнале Fire (Q2).

Необходимость такого рода исследований обусловлена произошедшим в последние десятилетия значительным ростом в России и мире числа природных пожаров, вызванных как природными факторами, так и ростом антропогенной нагрузки.

Согласно открытым данным, за период с весны по конец июня 2023 года в Сибири произошло более 2 тыс. пожаров, в результате которых только в Томской области пострадали 42,4 тыс. га и на которые приходятся от 5 до 20% общего объема выбросов парниковых газов в РФ.

В целом природные пожары вносят значительный вклад в глобальную эмиссию вредных веществ в атмосферу, вызывают разрушение запаса углерода в почве и повреждают естественную окружающую среду.

Многолетнее сотрудничество специалистов Механико-математического факультета (ММФ) ТГУ с учеными Института оптики атмосферы СО РАН по исследованию возникновения и распространения природных пожаров имеет своей целью также и разработку фундаментально обоснованных способов раннего удаленного обнаружения природных пожаров — лесных, степных и торфяных.

Ученые используют для этого методы механики многофазных реагирующих сред, математическое моделирование, методы ИК-диагностики и другие дистанционные методы определения характеристик атмосферы.

Результаты этих исследований, которые велись в рамках проекта «Среднемасштабные исследования влияния различных видов источников зажигания на условия возникновения и распространения природных пожаров с применением современных методов термографии и математического моделирования» были представлены в статье «Влияние мелкомасштабных природных пожаров на параметры атмосферного воздуха вблизи очагов горения», опубликованной в журнале Atmosphere (2021).

Доцент кафедры физической и вычислительной механики ММФ ТГУ Денис Касымов рассказал о проделанной работе:

«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».

Эксперименты ученых подтвердили высокую устойчивость лугов к пожарам, особенно единичным. Однако при этом воздействие огня не проходит для фитосообщества бесследно, особенно на площадках малого масштаба, где пожары приводили к снижению числа видов. При этом на участках среднего масштаба видовое богатство не только не снижалось, но в некоторых случаях даже возрастало.

Сергей Леднев, научный сотрудник кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Географического факультета МГУ, специалисты которой заинтересовались исследованиями томских ученых, объяснил причину такого явления 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».

Эти результаты позволяют сделать вывод, что для подавления роста деревьев и поддержания существования лугов травяные палы, скорее всего, являются менее эффективным приемом, чем скашивание.

Тем не менее они позволяют рассматривать регламентные палы инструментом поддержания устойчивости луговых растительных сообществ юга Западной Сибири, предотвращающим их зарастание древесным подростом, но только с учетом контроля научно обоснованной периодичности палов и при жестком соблюдении всех соответствующих мер пожарной безопасности.

Результаты исследования сотрудников МГУ, проведенные в рамках проекта «Моделирование отклика луговых экосистем на пирогенное воздействие в контролируемых условиях», были представлены в статье «Пожар как фактор динамики луговой растительности: модельный эксперимент в Западной Сибири», опубликованной в журнале Fire.

Ученые ММФ ТГУ продолжат свои исследования в рамках проекта «Комплексное теоретико-экспериментальное исследование характеристик природного пожара и конденсированных продуктов горения, с целью их дистанционного обнаружения и прогноза распространения» (руководитель — Денис Касымов).

Томские исследователи намерены провести серию новых полевых экспериментов для изучения процесса перехода низового пожара в верховой. Также поставлена задача определения ключевых признаков природного пожара для создания системы их раннего загоризонтного обнаружения.