43. Огонь как экологический фактор.

В настоящее время признано, что огонь — один из важнейших экологических факторов, действующий с определенной периодичностью на различные типы сообществ. Зачастую структура растительного покрова, соотношение сообществ, относящихся к разным типам растительности, ее динамическое состояние определяются в первую очередь пожарами. Для целого ряда биомов пожары, их повторяемость сравнимы по значению с действием климата на структуру и организацию экосистем

До использования человеком огня основной причиной пожара была молния; в настоящее время по этой причине возникает около 50 000 лесных пожаров в год по всему земному шару . Свидетельства естественных пожаров в виде ископаемого древесного угля обнаружены в отложениях каменноугольного периода и в отложениях бурого угля третичного периода.

Однако с давних пор основной источник возникновения пожаров — человек; огромные территории тропиков, за исключением наиболее увлажненных лесов, на протяжении многих тысяч лет испытывают на себе более или менее частое действие пожаров. К сожалению, неосторожным поведением современный человек часто так усиливал действие огня, что разрушал или повреждал ту самую продуктивную среду, которую хотел поддержать. Однако абсолютная защита от пожаров не всегда приводит к желанной цели, т. е. к повышению продуктивности экосистемы.

При низовом пожаре сгорает лесная подстилка, лишайники, мхи, травы, опавшие на землю ветки и т. п. Скорость движения пожара по ветру 0,25—5 км/ч. Высота пламени до 2,5 м. Температура горения около 700 °C (иногда выше).

Низовые пожары бывают беглые и устойчивые:

При беглом низовом пожаре сгорает верхняя часть напочвенного покрова, подрост и подлесок. Такой пожар распространяется с большой скоростью, обходя места с повышенной влажностью, поэтому часть площади остается незатронутой огнем. Беглые пожары в основном происходят весной, когда просыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов.

Устойчивые низовые пожары распространяются медленно, при этом полностью выгорает живой и мертвый напочвенный покров, сильно обгорают корни и кора деревьев, полностью сгорают подрост и подлесок. Устойчивые пожары возникают преимущественно с середины лета.

Верховой лесной пожар охватывает листья, хвою, ветви, и всю крону, может охватить (в случае повального пожара) травяно-моховой покров почвы и подрост. Скорость распространения от 5—70 км/ч. Температура от 900 °C до 1200 °C. Развиваются они обычно при засушливой ветреной погоде из низового пожара в насаждениях с низкоопущенными кронами, в разновозрастных насаждениях, а также при обильном хвойном подросте. Верховой пожар — это обычно завершающаяся стадия пожара. Область распространения яйцевидно-вытянутая.

Верховые пожары, как и низовые, могут быть беглыми (ураганными) и устойчивыми (повальными):

Ураганный пожар распространяется со скоростью от 7 до 70 км/ч. Возникают при сильном ветре. Опасны высокой скоростью распространения.

При повальном верховом пожаре огонь движется сплошной стеной от надпочвенного покрова до крон деревьев со скоростью до 8 км/ч. При повальном пожаре лес выгорает полностью.

При верховых пожарах образуется большая масса искр из горящих ветвей и хвои, летящих перед фронтом огня и создающих низовые пожары за несколько десятков, а в случае ураганного пожара иногда за несколько сотен метров от основного очага.

Огонь влияет непосредственно на растения, уничтожая или повреждая их. Огневые раны или пожарные подсушины связаны с гибелью значительной части камбия, который отмирает при температуре 50-55 оС.

В областях с хорошо развитым растительным покровом , там, где выражен сухой сезон, многие растения адаптировались к огню. В результате эволюции появились виды- пирофиты

Лесные пожары меняют условия обитания растений. Во время пожара в северных хвойных лесах температура доходит до 800-900 С. В почве на глубине 3,5 см температура достигает 96оС, а на глубине 7 см - 70оС, поэтому в сухих лесах полностью сгорает не только подстилка, но и почвенный гумус. Минеральные частицы верхнего слоя почвы спекаются, образуя стекловидную корку. Почва сильно уплотняется и ее кислотность уменьшается. Под действием пожаров гибнет почвенная микрофлора и при этом усиливается деятельность микроорганизмов, вызывающих масляно-кислое брожение и денитрификацию.

Изменение условий ведет к тому, что после пожаров гари заселяются нитрофилами. Так, пионерами среди мхов являются фунария влагомерная (Funaria hydrometrica), маршанция многообразная (Marchantia polymorpha), а также цератодон пурпурный (Ceratodon purpureus). Из высших растений гарь быстро заселяют иван-чай (Chamaenerion angustifolium), вейник наземный (Calamagrostis epigeios).

В степях пожары («палы») меньше повреждают крупнодерновинные злаки, устойчивые к выгоранию, но сильно повреждаются однолетники. В результате действия палов в степном древостое раньше начинается отрастание, удлиняется вегетационный период, увеличивается густота древостоя, рост растений, их продуктивность. Однако выгорание дернины способствует уменьшению задержанию снега и влаги, усилению промерзания почвы. Как фактор, огонь, действующий регулярно в степях, прериях, пампасах, производит отбор видов и поддерживает постоянный состав травостоя, уничтожая кустарниковую растительность.