ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА.  2018. T. 17, № 4. С. 26–40.  DOI 10.21455/GPB2018.4-2

УДК 630*181.43

ПИРОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ
НА ОСНОВНЫЕ ЛЕСООБРАЗУЮЩИЕ ПОРОДЫ
ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ

© 2018 г.   А.В. Брюханов1, А.В. Панов1, Е.И. Пономарев1, 2, Н.В. Сиденко1

1 Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН,
г. Красноярск, Россия

2 Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Россия

Горимость лесов в Сибири является не только главной причиной их гибели,
но и одним из основных факторов формирования их биологического разнообразия. В работе на примере основных лесообразующих древесных пород Приенисейской Сибири продемонстрировано, какое влияние оказывают наиболее распространенные на данной территории низовые пожары на таежные бореальные леса. По данным многолетних наблюдений район исследований характеризуется средним значением показателя горимости на уровне 0.20±0.05 %. При этом в экстремальный сезон 2012 г. зафиксирована горимость на два порядка выше – до 19 %. Интегральное теплоизлучение от пожаров в течение сезона 2012 г. составило 4.1·105 МВт/км2 при среднемноголетнем значении – 0.64·105  МВт/км2. Исследования показали, что слабые низовые пожары в условиях Сибири хвойные породы переносят крайне неоднородно. При низовых пожарах средней силы через год могли выжить лишь деревья с диаметром ствола на высоте груди человека от 5 см. После сильных низовых пожаров (как правило, устойчивых) в первый вегетационный сезон жизнеспособность сохраняли исключительно сосны с диаметром ствола от 17 см, а деревья
с диаметрами более 18 см оказались наиболее жизнеспособными. Новизна исследований – в проведении оценки послепожарного отпада взрослых насаждений с помощью наземной лазерной съемки с целью точного пространственного картирования деревьев, подроста и подлеска, а также местоположения валежа. Применение данной методики на пробных площадях позволяет индивидуально оценить термическое воздействие на каждое дерево с учетом его расположения, породы, возраста и морфометрических особенностей.

Ключевые слова: Приенисейская Сибирь, низовые пожары, огнестойкость, наземная лазерная съемка, послепожарный отпад, горимость лесов.

Литература

Алексеев В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев // Лесоведение. 1989. № 4. С. 51–57.

Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94.

Брюханов А.В., Панов А.В., Калякин С.В., Сиденко Н.В., Гузий В.М. Применение методов наземной высокоточной лазерной съемки для оценки послепожарных последствий на свежих гарях и горельниках в Центральной Сибири // Материалы Междунар. конф. ENVIROMIS-2014, г. Томск, 28 июня – 05 июля 2014 г. Томск: SCERT, 2014. C. 197–200.

Буряк Л.В. Роль низовых пожаров в формировании светлохвойных насаждений юга Средней Сибири: Дис. … канд. с./х. наук. Красноярск, 1999. 309 с.

Валендик Э.Н., Сухинин А.И., Косов И.В. Влияние низовых пожаров на устойчивость хвойных пород. Красноярск: Изд-во СО РАН, 2006. 96 с.

Иванова Г.А., Иванов В.А., Ковалева Н.М., Конард С.Г., Жила С.В., Тарасов П.А. Сукцессия растительности после высокоинтенсивного пожара в сосняке лишайниковом // Сиб. экол. журн. 2017. № 1. С. 61–71. URL: http://www.sibran.ru/journals/issue.php?ID=169775& ARTICLE_ID=169782

Иванова Г.А., Конард С.Г., Макрае Д.Д., Безкоровайная И.Н., Богородская А.В., Жила С.В., Иванов В.А., Иванов А.В., Ковалева Н.М., Краснощекова Е.Н., Кукавская Е.А., Орешков Д.Н., Перевозникова В.Д., Самсонов Ю.Н., Сорокин Н.Д., Тарасов П.А., Цветков П.А., Шишикин А.С. Воздействие пожаров на компоненты экосистемы среднетаежных сосняков Сибири. Новосибирск: Наука, 2014. 232 c.

Панов А.В., Хантценберг И., Бирмили В., Зайферт П., Чи С., Тимохина А.В., Андреа М.О. Пространственное распределение атмосферных аэрозолей над территорией Евразии в средних и высоких широтах // География и природные ресурсы. 2015. № 1. С. 30–36.

Пономарев Е.И., Харук В.И. Горимость лесов Алтае-Саянского региона Сибири в условиях наблюдаемых изменений климата // Сиб. экол. журн. 2016. № 1. С. 38–46. DOI 10.15372/SEJ20160104 (Ponomarev E.I., Kharuk V.I. Wildfire occurrence in forests of the Altai–Sayan region under current climate changes // Contemp. Probl. of Ecol. 2016. V. 9, N 1. P. 29–36. DOI 10.1134/S199542551601011X).

Пономарев Е.И., Швецов Е.Г., Усатая Ю.О. Регистрация энергетических характеристик пожаров в лесах Сибири дистанционными средствами // Исследование Земли из космоса. 2017. № 4. С. 3–11. DOI 10.7868/S0205961417040017

Приказ Рослесхоза от 10 ноября 2011 г. № 472 «Об утверждении Методических рекомендаций по проведению государственной инвентаризации лесов» (с изм. от 07.05.2013 г.) URL: http://docs.cntd.ru/document/902325555

Фуряев В.В., Заблоцкий В.И., Черных В.А. Пожароустойчивость сосновых лесов. Новосибирск: Наука, 2005. 160 с.

Цветков П.А. Устойчивость лиственницы Гмелина к пожарам в северной тайге Средней Сибири. Красноярск: СибГТУ, ИЛ СО РАН, 2007. 252 с.

Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 50–61. (Shvidenko A.Z., Schepaschenko D.G. Climate change and wildfires in Russia // Contemp. Probl. of Ecol. 2013. V. 6, N 5. P. 50–61).

Chi X., Winderlich J., Mayer J.-C., Panov A.V., Heimann M., Birmili W., Heintzenberg J., Cheng Y., Andreae M.O. Long-term measurements of aerosol and carbon monoxide at the ZOTTO tall tower to characterize polluted and pristine air in the Siberian taiga // Atmos. Chem. Phys. 2013. N 13. P. 12271–12298.

de Groot W.J., Cantin A.S., Flannigan M.D., Soja A.J., Gowman L.M., Newbery A. A comparison of Canadian and Russian boreal forest fire regimes // For. Ecol. and Manage. 2013. V. 294.
P. 23–34. DOI 10.1016/j.foreco.2012.07.033

Heimann M., Lavric J.V., Park S., Kolle O., Kuebler K., Panov A., Prokushkin A., Timokhina A., Skhorochod A., Mikhailov E., Andreae A. A 10-year climatology of greenhouse gas measurements and aerosols at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO) in Central Siberia // Rep. Ser. in Aerosol Sci. 2017. N 201. P. 165–167.

Justice C.O., Giglio L., Korontzi S., Owens J., Morisette J.T., Roy D., Descloitres J., Alleaume S., Petitcolin F., Kaufman Y. The MODIS fire products // Rem. Sens. of Environ. 2002. N 83. P. 244–262.

Kaufman Y.J., Kleidman R.G., King M.D. SCAR-B fires in the tropics: Properties and remote sensing from EOS-MODIS // J. Geoph. Res. 1998. V. 103 (D24). P. 31955–31968.

Kharuk V.I., Dvinskaya M.L., Petrov I.A., Im S.T., Ranson K.J. Larch forests of Middle Siberia: Long-term trends in fire return intervals // Reg. Environ. Change. 2016. V. 16. P. 2389–2397. DOI 10.1007/s10113-016-0964-9

Krylov A., McCarty J.L., Potapov P., Loboda T., Tyukavina A., Turubanova S., Hansen M.C. Remote sensing estimates of stand-replacement fires in Russia, 2002–2011 // Environ. Res. Lett. 2014. N 9. 105007. P. 1–8. DOI 10.1088/1748-9326/9/10/105007

McRae D.J., Conard S.G., Ivanova G.A., Sukhinin A.I., Baker S.P., Samsonov Y.N., Blake T.W., 
Ivanov V.A., Ivanov A.V., Churkina T.V., Hao W.M., Koutzenogij K.P., Kovaleva N. Variability
of fire behavior, fire effects and emissions in Scotch pine forests of Central Siberia // 
Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006. V. 11 (1). P. 45–74. DOI 10.1007/s11027-006-1008-4

Mikhailov E., Mironova S., Mironov G., Vlasenko S., Panov A., Chi X., Walter D., Carbone S., Artaxo P., Pöschl U., Andreae M. Long-term measurements (2010–2014) of carbonaceous aerosol and carbon monoxide at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO) in Central Siberia //
Atmos. Chem. Phys. 2017. N 17. P. 14365–14392. URL: https://doi.org/10.5194/acp-17-14365-2017 

Mota B., Wooster J.W. A new top-down approach for directly estimating biomass burning emissions and fuel consumption rates and totals from geostationary satellite fire radiative power (FRP) // Rem. Sens. of Environ. 2018. V. 206. P. 45–62. URL: https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.12.016

Panov A., Prokushkin A., Korets M., Bryukhanov A., Myers-Pigg A., Louchouarn P., Sidenko N.V., Amon R., Andreae M.O., Heimann M. Linking trace gas measurements and molecular tracers of organic matter in aerosols for identification of ecosystem sources and types of wildfires in Central Siberia // IOP conf. ser.: Earth and Environ. Sci. 2016. V. 48. P. 012017. DOI 10.1088/1755-1315/48/1/012017 URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/48/1/012017 

Ponomarev E.I., Kharuk V.I., Ranson K.J. Wildfires dynamics in Siberian larch forests // Forests. 2016. N 7 (125). P. 1–9. DOI 10.3390/f7060125

 Sizer N., Petersen R., Anderson J., Hansen M., Potapov P., Thau D. Tree cover loss spikes in Russia and Canada, remains high globally. 2015. URL: http://www.wri.org/blog/2015/04/tree-cover-loss-spikes-russia-and-canada-remains-high-globally

Сведения об авторах

БРЮХАНОВ Александр Викторович – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН. 660036, г. Красноярск, Академгородок, д. 50/28. Тел.: +7 (908) 221-06-35. E-mail: bryukhanov1975@yandex.ru

ПАНОВ Алексей Васильевич – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН. 660036, г. Красноярск, Академгородок, д. 50/28. E-mail: alexey.v.panov@gmail.com

ПОНОМАРЕВ Евгений Иванович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН. 660036, г. Красноярск, Академгородок, д. 50/28; доцент, Сибирский федеральный университет. 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, д. 79/10. E-mail: evg@ksc.krasn.ru

СИДЕНКО Никита Викторович – младший научный сотрудник, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН. 660036, г. Красноярск, Академгородок, д. 50/28. E-mail: nikita.v.sidenko@gmail.com

WILDFIRE IMPACT ON THE MAIN TREE SPECIES
OF THE NEAR-YENISEI SIBERIA

A.V. Bryukhanov1, A.V. Panov1, E.I. Ponomarev1, 2, N.V. Sidenko1

1 Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences –
Division of Federal Research Center «Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS»,
Krasnoyarsk, Russia

2 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

Abstract. The wildland fires are the major cause of forest death in Siberia as well as one of the main ecological factors forming biodiversity. In the paper we present the impact of surface wildfires on Northern Eurasian boreal ecosystems on the example of main tree species in the Near-Yenisey Siberia. The wildfire impact in study area is determined by an average annual burn rate of 0.20±0.05 %. In the extremely dry summer of 2012 this value increased up to 19 %. The integral fire radiative power through the season reached 4.1·105 MW/km2 whereas average annual value did not exceed 0.64·105 MW/km2. Our observations demonstrate a highly variable effect of surface fires on coniferous species in Siberia. One year after moderate severity surface fires only trees with DBH > 5 cm survived. After high severity (usually steady) surface fires only pine trees with DBH > 17.2 cm survived, while trees with DBH > 18.1 cm were the most resistant within further post-fire succession.

Keywords: Siberia, surface fires, fire resistance, laser-based field instrumentation system, postfire tree mortality, fire frequency, wildfire, remote sensing data, fire radiative power.

About the authors

BRYUKHANOV Alexander V. – Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the RAS – Division of Federal Research Center «Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS». Krasnoyarsk, Russia. Tel.:  +7 (908) 221-06-35. E-mail: bryukhanov1975@yandex.ru

PANOV Alexey V. – Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the RAS – Division of Federal Research Center «Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS». Krasnoyarsk, Russia. E-mail: alexey.v.panov@gmail.com

PONOMAREV Evgeny I. – Cand. Sci. (Tech.), senior researcher, Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the RAS – Division of Federal Research Center «Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS»; associated professor, Siberian Federal University. Krasnoyarsk, Russia. E-mail: evg@ksc.krasn.ru

SIDENKO Nikita V. – junior researcher, Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the RAS – Division of Federal Research Center «Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS». Krasnoyarsk, Russia. E-mail: nikita.v.sidenko@gmail.com