Проект «Леса высокой природоохранной ценности»
Естественная пожарная динамика сосновых лесов
Маршрут №1
Маршрут располагается в равнинном районе заповедника. Он начинается в 9-ти км от пос. Якша вверх по реке Печоре в местечке, называемом Свахина Коса, идет до Гусиного болота и затем возвращается к реке. Маршрут пересекает наиболее типичные местообитания равнинного или борового района заповедника и дает достаточно полное представление о топографии, ландшафте, типах леса и растительности этого района. Протяженность его составляет 7 км.
Описание маршрута
Главная цель маршрута: демонстрация пространственно-экологических закономерностей развития естественных сосновых лесов, основным фактором эволюции которых являются периодически повторяющиеся «низовые» пожары.
Сосновые боры или боровые сосняки обычно располагаются на песчаных террасах крупных и средних рек Европейского Севера. Эти террасы образовались в ходе эволюционного развития ландшафта в ледниковую эпоху (в плейстоцене – 350-600 млн. лет назад) и имеют водно-ледниковое (флювиогляциальное) происхождение. В долине р. Печоры геологи насчитывают до 5 террас разного возраста, свидетельствующих о 5 циклах ледниковой активности в этом регионе.
Благодаря своему расположению по берегам рек, являющимися главными транспортными путями в удаленных таежных районах, сосновые боры легко доступны. Постоянно, на протяжении многих столетий, они подвергались разнообразному антропогенному воздействию (подсечное земледелие, лесозаготовки, сбор грибов и ягод, охота, рекреация, антропогенные пожары и др.). Как следствие этого, естественные (малонарушенные человеком) массивы таких лесов уникальны и сохранились в первозданном виде только в заповеднике.
Демонстрационные пункты (д.п.) маршрута, показывающие особенности динамики боровых сосновых лесов, находятся в характерных точках ландшафта, обуславливающих смену типов леса. Часть из них расположена в местах перегиба рельефа, являющихся естественными границами низовых пожаров:
- Выход на боровую террасу реки Печоры (д.п. 1)
- Временный пожарный рефугиум в сосняке сфагновом у границы болота; (д.п. 6-7)
- Граница Гусиного болота (Возраст болота 5000лет) (д.п. 10-11)
- Постоянный пожарный рефугиум в долине ручья, вытекающего из болота. (д.п. 12.).
Именно незначительные перепады рельефа (в пределах 0.5-2 м) создают на этой песчаной равнине макромозаику размещения лесных экосистем (сухие, свежие, влажные, заболоченные типы леса, болота, долины ручьев). На ландшафтную макромозаику, обусловленную рельефом, накладывается мозаика эпизодических воздействий, обусловленных случайно возникающими, но закономерно повторяющимися низовыми пожарами, которые «рисуют» мелкий узор типов леса и лесных участков (выделов) с разной историей возникновения и развития:
- Сосняки лишайниковые и брусничные с 2-4-мя поколениями сосны, возникшими после пожаров 1825, 1870, 1921 и 1946 гг. (д.п. 2-5)
- «Перестойный» сосняк бруснично-лишайниковый с запасом сухостоя и валежа 100 м3/га. Возраст живых деревьев достигает 360-400 лет (д.п. 8)
- Одновозрастный сосняк лишайниковый, развивающийся после пожара 70-летней давности. (д.п. 9)
- Гарь после низового пожара 1970 года (д.п. 11)
Средняя площадь лесного участка (выдела) боровых сосняков составляет 5 га.
В пределах каждого их этих участков всегда присутствуют элементы и структуры лесных экосистем, которые обеспечивают передачу в пространстве и во времени генетического, видового и структурного биоразнообразия лесов этого типа :
- старые крупные 200-400 летние сосны – «исполины»,
- обгорелый сухостой сосны разного размера, возраста и состояния,
- валеж сосны разного размера и степени разложения,
- ступенчато-разновозрастная структура древостоев,
- куртины возобновления и подроста сосны, приуроченные к естественным окнам распада материнского полога,
- свежие и старые гари с минерализованными в разной степени огнем участками на различных стадиях зарастания (сукцессии).
Именно эти структуры в первую очередь исчезают из эксплуатируемых или управляемых сосновых лесов. При этом нарушается естественная динамика их развития, снижается биоразнообразие и устойчивость производных древостоев.
Боровые сосняки довольно бедны в видовом отношении, но при этом являются важными стациями обитания многих таежных видов растений и животных. На маршруте встречаются следы деятельности типичных для этих мест животных и птиц: медведя, лисицы, лося, глухаря, рябчика. При этом различные виды имеют разные стратегии использования этих местообитаний.
Увиденное на маршруте заставляет задуматься, каким образом можно добиться компромисса между использованием и сохранением этих легко уязвимых и доступных лесов, не потеряв при этом их уникальность и неповторимость для будущих поколений.
Маршрут включает в себя 13 демонстрационных пунктов, предполагает остановку на обед в лесной избушке и занимает один день. Добраться до маршрута можно по реке, на лодках или катере.
Ландшафтные особенности пожарной динамики лесов
Маршрут №2
Маршрут проложен вдоль старой конной дороги, соединяющей кордоны Собинская и Шайтановка. Протяженность его – около 15 км. Он проходит вдоль реки Печоры, то приближаясь, то отдаляясь от извилистого русла. Увалистый рельеф и пожары обусловили своеобразное пространственное размещение и сложную возрастную структуру различных типов леса.
Маршрут демонстрирует также последствия давнего малоинтенсивного антропогенного влияния на динамику лесов. Согласно исторических и архивных данных деревни Собинская и Шайтановка были заселены во второй половине XIX века (первое упоминание в 1872 г.) выходцами из Пермской губернии (русскими). В 1920-х годах при советской власти в них были организованы совхозы, занимавшиеся товарным выращиванием скота. Крестьяне также держали личный скот, пахали землю. Местные жители использовали для строительства домов в основном сосну и лиственницу, для изготовления лодок – ель, а для отопления сухостойные деревья. После образования Печоро-Илычского заповедника в 1930-х годах работников совхозов постепенно переселили в д. Усть-Унья, деревни были преобразованы в кордоны, в которых сейчас постоянно проживают 1-3 семьи сотрудников охраны заповедника.
Главная цель маршрута: демонстрация ландшафтно-экологических закономерностей развития смешанных таежных лесов при редком (1 раз за 100-300 лет) воздействии низовых и верховых пожаров.
Маршрут располагается в переходном от борового к предгорному ландшафтном районе заповедника, представленном мозаикой сосновых, еловых с участием кедра и смешанных сосново-елово-лиственных лесов. Особенностями этого ландшафтного района являются:
- Сильная расчлененность рельефа,
- Выход на поверхность кристаллических горных пород (преимущественно известняков),
- Большое разнообразие почвообразующих пород и типов леса,
- Предгорный характер климата (увеличение влажности воздуха, количества осадков, глубины снежного покрова и др.).
Разнообразие ландшафтных характеристик этого района создает условия для роста и развития лесов с доминированием различных пород-лесообразователей: сосны, ели, кедра, пихты, лиственницы, березы, осины и др. Однако главным пусковым механизмом лесообразовательного процесса, а также регулятором конкурентных взаимоотношений между древесными породами в этом ландшафте остается пирогенный фактор.
На протяжении всего маршрута заметны последствия пожара примерно 200 летней давности. Он имел различную интенсивность, вероятно, местами он переходил в верховой и охватил большую площадь. Значительные массивы леса, показанные на лесной карте березняками, возникли после этого пожара. (Д.п. 6-7, 16-17).
В некоторых увлажненных местах, пожар имел невысокую интенсивность, благодаря чему в составе древостоев сохранились типичные представители темнохвойной тайги – кедр, пихта и ель. Эти сохранившиеся куртины были источниками распространения ели по прилегающим территориям. (Д.т. 4-6, 18-19)
В центральной части маршрута на песчаных отложениях боровой террасы р. Печоры доминируют сосняки беломошные. Большая часть из них сформировалась после низового пожара 110-ти летней давности. Он имел различную интенсивность, что отразилось на динамике послепожарных восстановительных сукцессий. Так в центральной части маршрута (урочище “Белый мох”) сформировался практически одновозрастный 100-летний сосняк (Д.т. 9). На других участках – сосняк с примесью других пород состоящий из нескольких поколений сосны (Д.т. 13, 14-15), а на участках, не затронутых этим пожаром, растёт смешанный хвойно-лиственный или еловый лес. (Д.т. 4-6, 17-19).
Распространение низовых пожаров обуславливается многими факторами, ведущим из которых оказывается рельеф. Это хорошо заметно по контуру свежей гари, образовавшейся после низового пожара, возникшего в результате удара молнии в июле 1999 года (Д.т. 10-11). Этот контур ограничен с юга – долиной р. Печоры, с северо-востока – ручьями, с запада – верховым болотом и примыкающим к нему склоном. Особенности расположения пожарных рефугиумов оказывают решающее воздействие на пространственную мозаику леса. Средняя площадь «пожарного выдела» в этом районе составляет 10-12 га. Пожарная мозаика представлена более крупными пятнами, расположение которых обусловлено особенностями рельефа (низины, болота, ручьи, склоны и т.д.).
Вероятность перехода низового пожара в верховой зависит от интенсивности горения, которая в свою очередь определяется количеством (запасом) и качеством («сухостью») горючего материала, накопившегося в лесу. Благоприятное для возникновения верховых пожаров сочетание в пространстве и во времени трех факторов:1)наличие источника огня, 2)наличие достаточного количества горючего материала, 3) достаточная сухость горючего материала – возникает в этом ландшафте в среднем 1 раз за 100-200 лет.
В свою очередь, распространение верхового пожара не может быть повсеместным и ограничено с одной стороны рельефом и гидрологической сетью территории, а с другой – предысторией развития лесных экосистем, в данном случае историей и конфигурацией предыдущих лесных пожаров. В тех местах, где последний пожар не нарушил ход восстановительной сукцессии, начинают формироваться разновозрастные ельники. (Д.п.4-6).
Таким образом, огонь является важным лесообразующим фактором в динамике естественных лесов. Необходимо добавить, что наличие постоянных поселений человека (деревни – впоследствии кордоны) увеличивает вероятность возникновения пожаров (Д.п. 24-26). Однако, как показывают проведённые на маршрутах исследования, возрастная и пространственная структура сосновых и смешанных естественных лесов в заповеднике сформировалась за длительный период. Таким образом, человек как источник пожаров оказывается как бы включённым в функционирование естественного таёжного ландшафта.
На маршруте 24 демонстрационных пункта, его прохождение занимает один или два дня с ночевкой на кордоне Шайтановка.
Последствия верхового пожара в массивах темнохвойной тайги
Маршрут №3
Маршрут располагается в предгорном ландшафтном районе заповедника недалеко от кордона Шежим – последнего постоянного населенного пункта вверх по р. Печоре. Первое упоминание о деревне Шежим встречается в документах 1917 года. Первоначально деревня (3 дома) располагалась в другом месте на берегу р. Шежим и была незаметна с р. Печоры. Население составляли староверы, бежавшие от официальной церкви. Основным видом деятельности была рыбная ловля, охота и скотоводство, выращивали также рожь, овес, репу, но только для собственного потребления (не на продажу). В устье р. Шежим на берегу Печоры деревня начала строится после пожара 1934 года, когда старая деревня была постепенно заброшена.
В ландшафтном отношении маршрут № 3 аналогичен маршруту № 4 (см. описание) но кардинально отличается от него динамикой лесообразовательного процесса в течение последних двух столетий.
Главная цель маршрута – демонстрация ландшафтных закономерностей распространения крупных катастрофических (верховых) пожаров в естественных условиях, а также демонстрация начальных этапов естественного возобновительного процесса (восстановительной сукцессии) темнохвойной тайги после верхового пожара.
Маршрут начинается от кордона Шежим (Д.п. 1), проходит вдоль р. Большой Шежим (левого притока р. Печора), в послепожарных лиственно-еловых-лесах. По словам местных жителей, эти леса начали формироваться после грандиозного верхового пожара в 1934 году. Причина пожара была антропогенная. Один из крестьян, живших в старой деревне (Д.п. 3), после раскорчёвки поля поджег собранные в кучи пни и оставил их гореть без присмотра. Погода была ветреной, и от костра начался лесной пожар. Пожар охватил территорию около 10 тысяч гектаров вдоль рек Печора и Большой Шежим, продолжался в течение почти двух недель и прекратился сам после прошедших дождей. После пожара начали формироваться берёзово-осиновые леса со вторым ярусом из ели, пихты, кедра (Д.п. 2, 6, 7, 13,). Местами ель уже выходит в первый ярус древостоев и становится доминирующей породой (Д.п.4,5).
Интенсивность пожара была различной. Она зависела от погодных условий (направление ветра, время суток, влажность воздуха и др.) количества и качества горючего материала, состава древостоя, рельефа местности и т.д. Благодаря разнообразию ландшафтных особенностей местности остались незатронутые пожаром рефугиумы в заболоченных местах или возле естественных преград для огня, в которых сохранились фрагменты темнохвойной тайги, занимавшей эту территорию до пожара 1934 г. (Д.п. 8, 9, 12).
Обычно крупные верховые пожары действуют в течение нескольких суток, активизируясь в дневное время, затихая ночью и распространяясь на значительные территории. За время действия пожара условия погоды могут существенно изменяться. При сильном ветре скорость пожара может достигать десятков километров в час, а при безветрии 1- 3 км/час. Кроме того, такие пожары выбрасывают в воздух в виде дыма большое количество мелких несгоревших частиц, которые способствует образованию в воздухе центров конденсации пара и выпадению дождей. Однако слабые дожди, как правило, не способны потушить, а только приостанавливают верховые пожары. Для полного прекращения действия крупных пожаров необходимы сильные и длительные дожди.
Основными ограничивающими факторами распространения верховых пожаров по территории являются особенности рельефа, крупные водные преграды, поймы ручьев и речек, болота и заболоченные участки леса, скальные выходы и др. (Д.п. 6-7, 8-9, 11).
Подстилающие горные породы на маршруте представлены карбонатными покровными суглинками на известняках. На них развиты карстовые формы рельефа (воронки, провалы глубиной до 30 м.) и формируются богатые суглинистые почвы. Богатство почв обусловило высокую скорость роста послепожарных древостоев. Средний прирост достигает 8 куб. м на 1 гектар в год, а запас древесины в возрасте 50-60 лет – до 400 кбм на гектаре. Однако, такая продуктивность характерна только для пионерных одновозрастных послепожарных древостоев, формирующихся при отсутствии конкуренции материнского яруса.
Под пологом одновозрастных и одноярусных послепожарных лиственных и лиственно-еловых лесов начинает накапливаться подрост темнохвойных пород (ель, кедр, пихта), образующий постепенно 2 ярус. В результате естественного развития таких древостоев через 400 лет здесь образуются разновозрастные темнохвойные леса с доминированием ели, пихты и кедра и с незначительным участием лиственных пород.
Маршрут показывает, что пожары в темнохвойной тайге возможны, но в естественных условиях чрезвычайно редки. Если они возникают, то имеют катастрофический характер и вызывают сильные, долговременные и подчас необратимые изменения в ландшафте. Тем не менее, даже после верхового (повального) пожара на выгоревшей территории остаётся 20-25 % площади, по разным причинам обойдённой огнём. Эти пожарные рефугиумы являются источником восстановления коренных темнохвойных пород. Кроме этого, сохранившиеся участки коренных лесов служат убежищем для неприспособленных к изменениям среды обитания видов растений и животных.
На начальных этапах восстановления лесных экосистем после верховых пожаров доминирующая роль принадлежит лиственным породам – березе, осине, древесным ивам. Они быстро заселяют огромные пространства гарей благодаря высокой семенной продуктивности, а также благодаря способности к порослевому возобновлению. Темнохвойные породы в большинстве случаев возобновляются под пологом лиственных пород-пионеров. Хотя возможны исключения и ель может быть пионерной породой на гари при наличии близких источников семян.
Маршрут включает в себя 13 точек, его прохождение занимает полдня. Добраться до кордона Шежим можно на по реке на лодках.
Ландшафтно-экологические особенности темнохвойной тайги
Маршрут №4
Маршрут расположен в предгорном ландшафтном районе заповедника, для которого характерны сильная расчлененность рельефа, высокая влажность воздуха и обилие осадков летом, большая – до 150 см. глубина снежного покрова зимой, и сокращенный вегетационный период развития растительности. Перечисленные особенности ландшафта создают условия для доминирования темнохвойной тайги, представленной древесными породами сибирской флоры – елью сибирской, (Picea sibirica) пихтой сибирской (Abies sibirica) и сосной кедровой сибирской – сибирским кедром (Pinus sibirica). Экологические свойства этих хвойных пород обеспечивают непрерывное существование таежных темнохвойных лесов в пространстве за счет их постоянного возобновления в дискретных окнах лесного полога. Подобный тип лесной динамики получил название оконной или gap-dynamic.
Главная цель маршрута – демонстрация типичных пространственных и ландшафтных структур естественной темнохвойной (девственной) тайги, не испытавшей катастрофических нарушений в течений длительного (несколько тысячелетий) времени.
Маршрут начинается на левом берегу Печоры (противоположном от кордона Шежим) и проходит по просеке разделяющей 4-й и 10-й кварталы Верхне-Печорского лесничества (буферная зона Печоро-Илычского заповедника). После прохождения дем. пункта № 4 маршрут поворачивает на запад к ландшафтной обзорной площадке (д.п. № 5), с которой открывается великолепный вид на кордон Шежим, противоположный берег и долину р. Печоры и Уральские горы. Маршрут заканчивается у начальной точки на берегу Печоры.
Маршрут расположен в ненарушенных таёжных лесах. На всём его протяжении в подстилке не отмечено углей и прочих признаков пожаров. Темнохвойные леса характеризуются длительной непрерывностью развития (1000 и более лет). Благодаря этому формируется особая структура древесного полога и специфическая лесная среда. Характерной особенностью также является довольно высокое пространственное однообразие лесного массива. На лесных картах хорошо заметны различия в лесной мозаике правого (населённого) и левого берега Печоры. Река Печора является крупной водной преградой для распространения пожаров, поэтому левобережные леса развиваются без воздействия огня.
В ландшафтном отношении территория маршрута располагается на переходе поймы реки Печоры в коренной берег. Демонстрационные пункты 1 и 2 расположены на первой надпойменной террасе и представлены заболоченными ельниками с участием кедра и пихты. Почвообразующими породами здесь являются аллювиальные песчаные наносы поймы Пра-Печоры, испытывающие постоянный приток грунтовых вод с коренного скалистого берега р. Печоры. Постоянное увлажнение почвы способствует накоплению сфагновых мхов и развитию здесь локальных болотно-образовательных процессов.
На коренном скалистом берегу р. Печора почвообразующими горными породами являются известняки, на близкое залегание которых указывают многочисленные карстовые воронки. Почвы представлены горно-лесными карбонатными суглинками, отличающимися достаточно высоким плодородием. Постоянное увлажнение, хороший дренаж и плодородие почв создают благоприятные возможности для быстрого роста древесных растений.
Все древостои на маршруте являются абсолютно разновозрастными и многопородными. Для них характерны вертикальная сомкнутость полога, большое количество сухостоя и валежа на разных стадиях разложения. Запасы мертвой древесины на отдельных точках достигают 250 куб. м на 1 га (Д.т. 3). Благодаря постоянному процессу отмирания и вываливания старых крупных деревьев в пологе леса непрерывно образуются окна (дырки – gaps) разного размера и конфигурации. Из-за ветровалов отдельные окна в пологе могут достигать площади в несколько гектар (Д.т. 4).
Важной особенностью темнохвойной тайги, является полидоминантность. При этом стратегия удержания территории для разных видов деревьев различна.
- Кедр удерживает за собой территорию благодаря своей долговечности: доживает до 600 лет, плодоносит со 100 лет, достигает внушительных размеров (Д.т. 5). Кедр не образует однопородных древостоев. Он является типичным облигатным зоохором: распространяется исключительно животными – кедровкой, бурундуком, белкой и др., расселяется повсеместно и возобновляется в окнах, образующихся в пологе, занимая господствующее положение в верхнем ярусе на долгие годы.
- Пихта – самая теневыносливая порода удерживает территорию, накапливая большое количество подроста под пологом ели и кедра. Кроме того, пихта – единственная хвойная древесная порода, способная к вегетативному размножению. Однако, пихта очень страдает от грибных болезней, так как ее древесина не имеет смоляных ходов, все они сосредоточены в коре. Даже небольшое повреждение коры приводит к загниванию древесины. Поэтому пихта доживает до 200-250 лет.
- Ель является типичной древесной породой – эдификатором. Благодаря большой семенной продуктивности, экологической пластичности и теневыносливости ель способна быстро занимать все доступные экологические ниши, а из-за сильной кислотности опадающей хвои ель достаточно быстро трансформирует подстилку и почву, делая ее малопригодной для других древесных пород-конкурентов. Однако ель имеет горизонтальную корневую систему и сильно страдает от ветровалов.
Разнообразие стратегий выживания темнохвойных древесных пород приводит к формированию своеобразной дырчатой структуры лесного полога, который представлен окнами разного диаметра и происхождения, образующимися в результате постоянного и разновременного выпадения или отмирания пихт, елей и кедров. Такая вывальная динамика леса обеспечивает непрерывное существование и возобновление древесных пород на одной территории в течение тысячелетий. Эта многовековая непрерывность и однообразие микроклиматических и эдафических условий лесной среды является необходимым фактором существования многих видов лишайников, мхов, растений. Любое сильное изменение условий среды (пожар, крупный ветровал, вырубка, расчистка) приводит к гибели этих видов, при этом для восстановления их в данном месте требуется несколько столетий. В управляемых лесах вероятность выживания таких видов минимальна, поэтому большинство из них являются краснокнижными и сохраняются только на особо охраняемых природных территориях.
Это самый короткий маршрут, он включает в себя 7 точек и его прохождение занимает 3-4 часа.