Классификация лесных пожаров и их экологическая роль

Послепожарная динамика микробных комплексов почв смешанных лиственничников Нижнего Приангарья

 

 

Выполнил: Филиппов А. М., студент 4 курса, гр. БФ05-31С

Научный руководитель: Богородская А.В., к.б.н.

 

 

Красноярск, 2009

Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Классификация лесных пожаров и их экологическая роль

1.2. Влияние пожаров на почвенный компонент лесного биогеоценоза

1.3. Влияние пожаров на почвенные микробоценозы

Глава 2. Объекты и методы исследования

Глава 3. Послепожарная динамика структуры и численности ЭКТГМ в почвах смешанных лиственничников

Глава 4. Послепожарная динамика содержания микробной биомассы и интенсивности базального дыхания почв смешанных лиственничников

Выводы

Литература

 

Введение

 

Почвенные микроорганизмы являются ключевым компонентом в процессах разложения растительных остатков и, следовательно, играют важную роль в питательных циклах. Полифункиональность и высокая чувствительность микроорганизмов к стрессам, позволяют использовать характеристики микробных комплексов почв для целей прогнозирования состояния лесных биогеоценозов после различных нарушений (Звягинцев, 1999). 

Лесные пожары – основной и естественный фактор динамики и формирования лесных биогеоценозов (Валендик и др., 2000). В Сибири, где сосредоточена значительная часть бореальных лесов, ежегодно до 12-15 млн. га лесов повреждаются пожарами разной интенсивности (Conard, Ivanova, 1997).

Пожары оказывают влияние на все компоненты биогеоценоза. Почва, как неотъемлемая составная часть экосистемы, также подвергается сложному и разностороннему пирогенному воздействию, приводящему к изменению ее гидротермических и трофических условий (Попова, 1997; Краснощеков, 2004), а, следовательно, и биологических свойств (Сорокин, 1983; Pietikainen, Fritze, 1995; Nearly et. al., 1999; Wuthrich et. al., 2002; Certini, 2005). Изменения в почвах, происходящие после пожаров в значительной степени зависят от интенсивности пожара (Certini, 2005). Однако существует мало исследований, касающихся влиянию пожаров разной интенсивности на почвенные микробоценозы (Цветков и др., 2001; Богородская и др., 2006).

Основное количество пожаров по числу и площади приходится на южнотаежные леса Средней Сибири (Иванова, 2005). Одними из наиболее горимых являются леса Нижнего Приангарья, где до 22,6% лесопокрытой площади приходится на насаждения с участием лиственницы (Попов, 1982). Однако, влияние пожаров разной интенсивности на микробоценозы почв лиственничников южной тайги остается неизученной областью.

Цель исследования заключалась в изучении послепожарной динамики характеристик микробных комплексов почв смешанных лиственничников южной тайги Средней Сибири.

В задачи исследования входило:

1. исследовать структуру и численность эколого-трофических групп микроорганизмов (ЭКТГМ) после пожаров разной интенсивности в смешанном лиственничнике;

2. проследить послепожарную динамику восстановления функциональной активности микробоценозов почв изучаемых лиственничников.

 

 

Глава 1. Обзор литературы

 

Классификация лесных пожаров и их экологическая роль

 

Лесной пожар – это горение, стихийно распространяющееся по лесной территории (Курбатский, 1962; 1970).

В зависимости от сгорающих материалов различают три основных вида лесных пожаров: низовые, верховые и почвенные или подземные (Курбатский, 1970). Наиболее распространенные низовые пожары. При низовых пожарах гибнут нижние наземные ярусы фитоценоза, живой напочвенный покров, подрост и подлесок. Различают беглые и устойчивые низовые пожары. К беглым относят пожары с быстро продвигающейся кромкой (скорость распространения более 0,5м/мин), когда сгорает лишь напочвенный покров, опад, подрост и хвойный подлесок. При устойчивом пожаре на участке длительное время продолжают гореть подстилка, валежник, гнилые пни. Участок при этом сильно дымит.

К верховым относятся пожары, при которых наряду с нижними ярусами растительности сгорает полог древостоя. Эти пожары возникают из низовых, как дальнейшая стадия его развития, причем низовой огонь является составной частью верхового пожара. При верховом пожаре древостой гибнет полностью.

Среди почвенных пожаров различают два вида: подстилочные и торфяные. Это деление обосновано особенностями горючих материалов: в одном случае горит подстилка, а в другом – слой торфа, причем его горение беспламенное.

Пожары неодинаковы по своей повторяемости интенсивности и развитию. Эти характеристики в первую очередь определяются климатическими условиями, аккумуляцией горючих материалов и их способностью к загоранию, почвами и особенностями рельефа местности.

Интенсивность и сила пожара описывают его поведение и последствия. Интенсивность – это физическая характеристика поведения пожара, определяемая как количество тепла, выделяющегося с единицы длины кромки фронта в единицу времени (Курбатский, 1972).

Сила пожара, в широком смысле, определяется как степень изменения экосистемы, под воздействием пожара. Сила пожара может быть определена через количество древесного отпада (Agee, 1993), теплоту, проникающую в почву при пожаре (Lea and Morgan, 1993), количество поглощенной огнем биомассы (Lenihan et. al., 1998) или через сочетание перечисленных последствий (Turner et. al., 1994).

Отклик экосистем на воздействие пожаров проявляется по-разному и зависит от вида и интенсивности пожара, климатических особенностей региона, строения древостоя, структуры нижних ярусов растительности и других факторов.

Пожары всегда были естественными и крайне важным фактором окружающей среды. Как экологический процесс, пожары оказывают влияние на динамику растительности и ее продуктивность (Фуряев и др., 2001; Валендик и др, 2000; Фуряев и др., 2004;), животные популяции (Ahlgren, 1974), минеральный и углеродный циклы (Sofronov, Volokitina, 2000), почвенные биологические процессы (Ahlgren, 1974). Результатом подобных воздействий стало преобразование бореальных лесов из стока углерода в его источник (Apps, 2000).

Установлено, что в результате пожаров любой интенсивности в каждом природно-территориальном комплексе (ПТК) прослеживается следующая цепь взаимосвязанных и взаимообусловленных явлений. Полное уничтожение огнем подстилки, живого напочвенного покрова, подлеска, подроста и древесного яруса обуславливает резкое повышение освещенности поверхности почвы, увеличивает проникновение осадков на ее поверхность и их интенсивность, изменяет температурный режим почвы и влажность приземного слоя воздуха (Фуряев, 1996), интенсифицирует процесс инфильтрации солей и мелких частиц, изменяет направленность почвообразовательного процесса, перераспределяет поверхностный и внутрипочвенный стоки, изменяет уровень грунтовых вод и их трофность, перераспределяет элементы минерального питания между различными ПТК (Сапожников, 1979).

Таким образом, средопреобразующая роль пожаров в лесных биогеоценозах, обуславливающая изменение экологических режимов и особенности послепожарного лесообразовательного процесса, неоднозначна и зависит как от характеристик пожара и их повторяемости, так и от исходного типа леса.