Гореть, но не сгорать: в МГУ изучают устойчивость лугов, степей и саванны к пожарам

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 все ли так однозначно? Ведь последствия возгорания безлесных территорий изучены значительно меньше, чем для лесных сообществ.

Весной 2024 г. сотрудники географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова в составе авторского коллектива опубликовали в высокорейтинговом журнале Fire две статьи, посвящённые воздействию пожаров на безлесные экосистемы (луга таёжной зоны и южные степи). Полученные результаты позволяют дифференцировать эти безлесные сообщества по скорости восстановления.

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, 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 негоревшим территориям). Проанализировано также влияние частоты возгораний на сообщества.

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 Леднев.

Вторая 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 (1м²) и среднего масштаба (100 м²). Экспериментальные площадки с использованием датчиков температур были заложены на лугу Базового экспериментального комплекса Института оптики атмосферы Сибирского отделения РАН в Томске. «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 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», − рассказал научный сотрудник кафедры геохимии ландшафтов и географии почв Сергей Леднев.

«Безлесные экосистемы гораздо устойчивее к воздействию огня, чем лесные, и результаты наших исследований это подтверждают, − резюмирует заведующая лабораторией экологической безопасности географического факультета МГУ Татьяна Королева. − 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».

Публикации выполнены совместно с коллегами из Института проблем передачи информации РАН, Томского государственного университета, Института оптики атмосферы СО РАН (г. Томск), Института комплексных исследований аридных территорий (г. Элиста) и биосферного заповедника «Чёрные Земли» (Республика Калмыкия).

Информация и фото предоставлены пресс-службой географического факультета МГУ