Пиротравмы травянистых растений

Поскольку трава является главным горючим материалом, говорить об индикаторных свойствах пиротравм травянистых растений в принципе не приходится. Однако всё же не все травы при пожарах сгорают полностью, поэтому некоторые формы обгораний можно рассматривать в качестве специфических индикаторов пирогенного воздействия.

Ранней весной, когда беглый низовой пожар не развивает высокой температуры, проростки травы опаляются, но не теряют способности к дальнейшему росту. Такая пиротравма заметно снижает рост и конкурентоспособность особи. Визуально в первые несколько дней после пожара пиротравма травы проявляется в виде отмёрших и обугленных верхушек побегов и листьев. После того, как трава заново отрастёт после опаления, этот пирознак исчезает как информационная единица. Индикаторная функция таких пиротравм состоит в том, что по ним можно определить характеристики пожара этого года, а также степень прогорания почвы и напочвенного слоя.

Наиболее высокой индикаторной ценностью обладают пиротравмы одновидовых сообществ компактной формы самоорганизации. Сюда относятся главным образом злаки и осоки, образующие куст или кочку, а также все растения, захватывающие территорию с помощью корневой системы.

Кусты и кочки, формируемые осоками и злаками, повышают жизнеспособность вида в экстремальных условиях недостатка или избытка влаги. Пирогенный фактор создаёт или усиливает экстремальность условий произрастания. При частых регулярных пожарах уменьшается доля семенного возобновления и усиливается доля корневищного. При регулярных пожарах происходит замена видов трав, размножающихся преимущественно или исключительно семенами, на те виды, которые могут сочетать семенное и корневищное распространение. В результате увеличивается горимость нарушенных фитоценозов, что ещё больше увеличивает степень давления пирогенного фактора. В результате могут сформироваться сообщества с абсолютным доминированием корневищных трав. Растения, имеющие луковицы, активизируются при осветлении леса, но постепенно исчезают при устранении подстилки и деградации почвы.

Пирогенная трансформация биоценоза до стадии преобладания злаков и осок переводит все пожары преимущественно или исключительно в беглые низовые, которые отличаются высоким пламенем и низкой температурой прогорания приземных и почвенных слоев, особенно при ранневесенних палах. Всё это приводит к снижению обилия травостоя и формированию пустоши. В этих условиях кустистость является основной формой выживания и способом доминирования травянистых видов.

Для того, чтобы оценить индикаторную значимость пиротравм травы, необходимо определить сукцессионное состояние фитоценоза. Дело в том, что на разных стадиях пирогенной деградации фитоценоза пиротравмы, например, осоковых кочек могут свидетельствовать о разных пожарных режимах.

Злаки и осоки, захватывая территорию с помощью корневищ, могут образовывать компактный куст или окружность круга, внутри которого могут совсем отсутствовать растения. Такие объединения позволяют формировать специфические микроусловия, усиливающие конкурентоспособность вида. В масштабах фитоценоза такие объединения формируют страты. В результате образуются пространственные структуры, в которых каждый куст не связан с другим себе подобным в единое целое с помощью переплетений корневищ. Это определяет характер прохождения огня (преимущественно низовые беглые пожары) и пиротравм. Последние приобретают облик пиротравмы куста, а не побега. Быстро распространяющийся огонь часто затрагивает только побеги и листья, расположенные по краю куста, но не травмирует или почти не травмирует внутренние. В зависимости от направления огня, куст травмируется по периметру или только с одного края. Ранневесенние палы при ещё не замёрзшей почве усиливают неоднородность обгорания. Пожары при устоявшейся тёплой погоде, когда верхний слой почвы оттаял, а травяной покров высох, способствуют формированию пиротравмы куста по всему периметру.

Таким образом, полностью сгоревшие кусты трав свидетельствуют о том, что здесь прошёл низовой устойчивый пожар. Обгорание таких кустов с одного края или по периметру свидетельствует о беглом низовом пожаре, возможно, при сильном ветре и низкой температуре.

На поздних стадиях пирогенной деградации фитоценоза видовой состав растений снижается до минимума. В результате наблюдается доминирование 1-2 видов. При ежегодных пожарах, происходящих много лет подряд, образуется пустошь, то есть крайне обеднённые и разрежённые травяные сообщества. В этих условиях и образуются обычно пиротравмы кустистых трав с опалением сбоку или по периметру.

Осоковые кочки – это своеобразная форма образования куста. Только разрастается этот куст не по горизонтали, а по вертикали. Такая стратегия позволяет растениям доминировать в условиях постоянного переувлажнения и наличия многолетней мерзлоты.

В естественном состоянии кочковые болота являются переходной стадией от болота к лесу или тундре. При отсутствии разрушающего фактора (а это преимущественно пожары) кочки могут вырастать до 150 см и даже более. По мере роста отмирающие листья, побеги и корни перегнивают, образуя гумус, поэтому на таком островке почвы могут расти не только травы и кустарнички, но и деревья.

При пожарах болотная кочка гибнет не сразу, поэтому её пиротравмы имеют большую информационную ёмкость. Их можно разделить на следующие категории.

1. Полное обгорание со всех сторон и существенное уменьшение в размерах. Такое обгорание свидетельствует о том, что недавно (с точностью до 2 лет) здесь прошёл низовой устойчивый пожар при умеренном ветре. Отсутствие сухих листьев травы по периметру кочки свидетельствует о прохождении пожара осенью или весной, то есть в межвегетационный период. Обычно такие пожары происходят в тот период, когда в межкочковых пространствах отсутствует вода, препятствующая распространению огня. Такое состояние может сформироваться при длительной засухе, бесснежной весне (можно приравнять к засухе), пирогенной деградация леса (начало процесса вторичного заболачивания). Кроме того, сильно обгорать могут кочки, на которых как на островке с хорошими почвенными условиями растут не только травы, но и древесные виды. Частые пожары приводят к уменьшению размеров кочек как по вертикали, так и по горизонтали, снижению их биоразнообразия с возвратом к доминированию осоки и усилению заболачивания.

2. Обгорание только верхней части кочки. Такая пиротравма формируется при низовых беглых пожарах в ветренную погоду, когда болота поджигаются сразу после схода снега, но при отрицательных температурах. В такой ситуации небольшие пространства между кочками обычно находятся подо льдом, поэтому вода не является препятствием для распространения огня. Такие макушечные опаления возможны также в том случае, если межкочковое пространство занято другими растениями, например, злаками. Сильный ветер, замерзшая вода и наличие высоких злаков на кочках и между ними создают ситуацию быстрого и поверхностного распространения пламени.  Опаление верхней части кочки приводит к пиротравмам прежде всего ростков осоки, а позже – и злаков. Кочка не только уменьшается в размерах, но и приобретает «плосковершинную» форму, снижает свою биопродуктивность и возможность прорастания на ней широколиственных трав, бобовых и древесных растений. При такой трансформации возможно прохождение вторичного пожара через короткий промежуток времени (около месяца), когда межкочковое пространство прогреется и станет возможен устойчивый низовой пожар, который может привести к обгоранию кочки со всех сторон. В этом случае пиротравмы несут в себе уже другую информацию. Например, кочки при повторном пожаре могут вторично обгореть по периметру или только с одной стороны.

3. Сильное обгорание кочки с одной стороны. Однобокость обгорания кочки связана либо с накоплением в этом месте большого количества органики, что создаёт условие для формирования устойчивого низового пожара в безветрие, либо с развитием беглого пожара в сильный ветер. В обоих случаях такие пожары развиваются только при высыхании всего горючего материала и отсутствии воды в межкочковом пространстве.

Таким образом, пиротравмы кочек содержат информацию о характере пожаров, частоте их возникновения и сукцессионном состоянии биоценоза.