Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Ткачук Т.Е. 1, 2

---

1 ГОУ ВПО «Забайкальский государственный университет» Минобрнауки РФ

2 ФГБУ «Государственный природный биосферный заповедник «Даурский» Минприроды РФ

На основе анализа данных космической съемки ModisTerra (MCD 45) впервые изучена пространственно-временная изменчивость площадей степных пожаров в сопредельных приграничных административных единицах России, Монголии и Китая. Впервые для Даурии выявлена значительная пространственная неоднородность этого явления в зависимости от особенностей организации сельского хозяйства на российской, монгольской и китайской территории. Показана сильная зависимость горимости от сезонной и разногодичной динамики метеорологических условий. Сезонный пик горимости приходится на весенние месяцы (апрель-май) в связи с их сухостью и сильными ветрами. Разногодичная динамика связана с количеством осадков в весенний и предшествующий зимний период. Годы, выделяющиеся максимальными площадями степных пожаров, отличались сухой весной и малоснежной зимой и следовали за одним-тремя годами с большим количеством осадков в летние месяцы, что создает достаточный запас горючего материала – ветоши.

Статья в формате PDF

390 KB

степи

пожары

Даурия

климатические факторы

антропогенные факторы

1. Абатуров Б.Д., Кулакова Н.Ю. Роль выпаса животных и степных палов в круговороте азота и зольных элементов в степных пастбищных экосистемах // Аридные экосистемы. – 2010. – Т. 16, № 2 (42). – С. 54–64.

2. Атлас Забайкалья. – М.-Иркутск: Изд-во ГУГК, 1967. – 176 с.

3. Кандалова Г.Т. Влияние степных пожаров на настоящие и луговые степи заповедника «Хакасский» // Степной Бюллетень. – 2007. – № 23–24. – С. 19–24.

4. Мещерская А.В., Обязов В.А., Богданова Э.Г., Мирвис В.М., Ильин Б.М., Сницаренко Н.И., Голод М.П., Смирнова А.А., Обязова А.И. Изменение климата Забайкалья во второй половине XX века по данным наблюдений и ожидаемые его изменения в первой четверти XXI века // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. – 2009. – № 559. – С. 32–57.

5. Немков В.А., Сапига Е.В. Постпирогенное восстановление фауны беспозвоночных Буртинской степи // Степи Северной Евразии: материалы 3-го Международного симпозиума, Институт степи УрО РАН. – Оренбург, 2003.

6. Опарин М.Л., Опарина О.С. Влияние палов на динамику степной растительности // Поволжский экологический журнал. – 2003. – № 2. – С. 158–171.

7. Рыков Д., Дубинин М. Данные о сгоревших площадях MCD45: описание и получение. Последнее обновление: April 20 2011 // ГИС-Лаб. URL: http://gis-lab.info/qa/mcd45.html. (Дата обращения: 12.08.2014).

8. Ткачук Т.Е., Гагаркина С.В. Пирогенное воздействие на травянистые фитоценозы в Даурии // Современные проблемы экологической безопасности трансграничных регионов. – Новосибирск: Наука, 2013. – 320 с.

9. Федоскин Н.В. Фенологические сезоны в степях Восточного Забайкалья // Флора, растительность и растительные ресурсы Забайкалья и сопредельных областей. – Чита, 1975. – Вып. 5. – С. 34–36.

10. Olson D.M., Dinerstein E. The Global 200: a representation approach to conserving the Earth’s most biologically valuable eco-regions. Conserv. Biol. – 1998. – № 12. – P. 502–514.

11. Kirilyuk V.E., Obyazov V.A., Tkachuk T.E., Kirilyuk O.K. Influence of climate change on wildlife in the Daurian ecoregion // Eurasian Steppes Ecological Problems and Livelihoods in a Changing World edited by Marinus J.A. Werger & Marja A. Van Staalduinen. – Published by Springer, (Dordrecht, Berlin, Tokyo, Boston, London), 2011. – Р. 400-–470

Даурия представляет собой регион в северной части Центральной Азии, имеющий важное значение для сохранения глобального биоразнообразия благодаря сохранению значительных по площади целинных степей [11]. Одной из составляющих рационального природопользования является оценка и прогнозирование неблагоприятных факторов и угроз природным экосистемам, с одной стороны, и природных факторов, ограничивающих хозяйственную деятельность, – с другой. Сельское хозяйство в даурском регионе относится к ведущим отраслям экономики и представлено преимущественно пастбищным скотоводством, которое сохранило традиционный кочевой облик лишь в Монголии. В последние десятилетия степные пожары в Даурии стали чрезвычайно масштабным явлением, особенно на российской и монгольской территориях; нередки случаи перехода пожаров через российско-монгольскую границу. Пожары причиняют ущерб сельским поселениям, скотоводческим стоянкам; повторяясь с периодичностью 2–5 лет, они вызывают изменения в экосистемах, в том числе – входящих в ООПТ.

Последствия пожаров на протяжении ряда лет прямо и косвенно отражаются на различных характеристиках степных экосистем: уничтожается ветошь и степной войлок, что, в свою очередь, ухудшает абиотические условия произрастания растений, сокращается запас надземной фитомассы [9], что снижает кормовую ценность степи для домашних и диких копытных, пасущихся в степи круглый год, грызунов и насекомоядных, особенно весной, после выхода из спячки, уничтожаются гнезда наземно гнездящихся птиц, снижается плотность и разнообразие населения беспозвоночных [5], изменяется соотношение биоморф в составе травостоя [3], снижаются запасы азота и зольных элементов в почве [1]. Показана [6] зависимость пирогенных эффектов в степных экосистемах от ряда факторов (сезон, рельеф, интенсивность выпаса копытных и др.). Таким образом, крайне необходимо понимание природных и антропогенных закономерностей этого явления и возможностей влияния на него в условиях Даурии.

Материалы и методы исследования

Район исследования охватывает приграничные административные единицы трех сопредельных стран, граничащих друг с другом в Даурском регионе: Ононский и Борзинский районы Забайкальского края (Россия), аймак Дорнод (Монголия) и хошун Шинэ-Барга-Юци (Китай) общей площадью 163,5 тыс. км². Для оценки площади гарей были использованы ежедневные данные съемки спутника ModisTerra (MCD 45) с пространственным разрешением 500 м за 2000–2010 гг., отображающие выгоревшие площади Было показано [7], что использование этих данных дает недооценку выгоревших площадей, однако для изучения общих закономерностей на большой территории, как в нашем случае, точность их приемлема. Для обработки данных использовались программы ArcView GIS 3.3 и Microsoft Excel. Для анализа связи с погодными условиями использованы данные Забайкальского УГМС по метеостанциям Соловьевск и Нижний Цасучей.

Природные условия

В районе исследования преобладает равнинный и равнинно-увалистый рельеф при абсолютных высотах 600–1200 м [2]. Климат резко континентальный с годовой суммой осадков в разных частях региона 290–320 мм и среднегодовыми температурами 0,2...–2,2 °С. Устойчивый снежный покров сохраняется с ноября-декабря до февраля-марта и достигает 20–30 см.

а

б

Рис. 1. Количество осадков и температурные условия за период 2000–2010 гг.: а – годовые суммы осадков и линия тренда (пунктир) (по данным метеостанции с. Нижний Цасучей); б – количество осадков и температурные условия в пожароопасный период

Весна сухая и ветреная с максимальной среднемесячной скоростью ветра 4,7 м/с в апреле-мае [4]. Максимум осадков (до 80 %) приходится на июль-август, пик грозовой активности приходится на июнь-июль. В районе исследования преобладают крыловоковыльные (Stipa krylovii), разнотравно-крыловоковыльные, мелкодерновиннозлаково (Festuca litvinovii, F. valesiaca, Poa botryoides, Cleistogenes squarrosa, Koeleria cristata) - крыловоковыльные степи. Для засоленных депрессий наиболее характерны вострецовые (Leymus chinensis), чиевые (Achnatherum splendens), луково-ковыльные (S. krylovii и Allium polyrhizum) степи. По каменистым склонам сопок распространены злаково-разнотравные, злаково-нителистниково-разнотравные степи, а по их вершинам – низкотравные и полукустарничковые петрофитные степи. Вегетация степных растений начинается в апреле, однако в этот период зеленая фитомасса ничтожна из-за весенней засухи, преобладает сухая ветошь – легковоспламеняющийся материал. Лишь в июне количество осадков позволяет степи достигнуть фенофазы зеленения [10].

В климате Даурии четко выделяются многолетние климатические циклы с периодом около 30 лет [4], в ходе которых сменяются засушливая и влажная фазы. В сухую и влажную фазы продуктивность и структура растительности и животного населения Даурии претерпевают большие изменения [12]. Период исследования (2000–2010 гг.) пришелся на засушливую фазу климатического цикла, в конце которой наблюдалось небольшое повышение количества осадков (рис. 1).

Результаты исследования и их обсуждение

В общей сложности за 2000–2010 гг. в районе исследования пожарами пройдено 70571,9 км², или около 80 % общей площади территории (таблица). Многие участки за этот период были пройдены пожарами неоднократно. Экосистемы подвергались действию очередного пожара, не до конца восстановившись после предыдущего, что должно приводить к накоплению в экосистемах последствий пирогенного воздействия.

Площади степных пожаров российской, монгольской и китайской частей района исследования сильно различаются, как в абсолютном, так и в относительном выражении (таблица). Китайский хошун Шине-Барга-Юци характеризуется минимальными площадями пожаров; аймак Дорнод в Монголии опережает другие территории по абсолютной площади пожаров, а Ононский и Борзинский районы лидируют по отношению выгоревших площадей к общей площади районов. При общности природных условий различия в пожарной ситуации в разных странах, очевидно, имеют антропогенные причины. В России, Монголии и Китае ведение сельского хозяйства имеет свои особенности, часть которых связана с интенсивностью степных пожаров. В российской и монгольской части Даурии велики площади целинных и мало измененных степей, в которых накапливается значительное количество горючего материала. Возникновению степных пожаров способствует обычай весенних сельскохозяйственных палов, которые к тому же слабо контролируются. В Монголии при очень низкой плотности населения имеются большие трудности с тушением пожаров, вышедших из-под контроля. Иная ситуация складывается в Китае. Здесь запасы ветоши в травянистых экосистемах невелики: надземная фитомасса изымается за счет сенокошения и интенсивного выпаса скота. Таким образом, пространственная дифференциация площадей степных пожаров носит антропогенный характер и объясняется различными запасами горючего материала.

Рассмотрим разногодичную динамику степных пожаров. Ввиду больших различий абсолютных величин площадей пожаров в разных частях трансграничного региона представим эти площади в виде процента от территории административной единицы (рис. 2). Размеры степных гарей за десятилетие в целом показывают тенденцию к снижению, противоположную тренду годовых сумм осадков (рис. 1, а, 2).

Пространственная характеристика степных пожаров за период 2000–2010 гг.

Рис. 2. Динамика площадей степных пожаров в российской, монгольской и китайской частях Даурии (доля площади административной единицы, %): 1 – аймак Дорнод; 2 – Ононский и Борзинский районы; 3 – хошун Шине-Барга-Юци

Обращает на себя внимание сходство кривых на рис. 2. В разных частях Даурии резко выделяются 2000 и 2003 годы, на которые приходится подавляющая часть всех выгоревших площадей. Такая синхронность не может быть объяснена только лишь переходами пожаров через границы государств. Такие случаи нередки на границе России и Монголии, но очаги возгорания в китайском хошуне Шине-Барга-Юци находятся далеко от государственных границ, а случаи перехода пожаров границы Китая являются исключением. Таким образом, всплески степных пожаров синхронизируются общим для региона природным фактором. Учитывая сезонную динамику пожаров в Даурском регионе, необходимо рассмотреть метеорологические факторы в наиболее пожароопасные весенние (март-май) и предшествующие им зимние месяцы. В пожароопасный период опасность возгорания степной ветоши возрастает при малом количестве осадков и повышенных температурах. Чем больше снега накапливается за зиму и чем дольше он сохраняется по теневым склонам, тем больше он препятствует распространению огня, по крайней мере в начале весны.

Годы, выделяющиеся большими площадями пожаров, 2000 и 2003, отличались малым количеством осадков весной и предшествующей ей зимой, при этом весенние температуры были относительно высокими, особенно в 2000 г. На распространение пожаров влияет запас горючего материала, поэтому «вспышкам» распространения пожаров должны способствовать условия, благоприятствовавшие высокой продуктивности растительности в предшествующий вегетационный период. Действительно, как 2000, так и 2003 гг. следовали за относительно влажными 1998–1999 и 2002 гг. Малые площади пожаров в 2002 году можно объяснить чрезвычайно низким количеством осадков в 2001 году, что в совокупности с обширными пожарами 2000 года, обусловило малый запас горючего материала. Очередная «вспышка» пожаров в 2003 году более выраженная в Монголии и России, связана, вероятно, как с его засушливостью, так и с восстановлением запасов ветоши после пожаров 2000 года.

Рассмотренные разногодичные колебания площадей степных пожаров только за 11 лет, относящихся к одной стадии климатического цикла, оказались более чем 60-кратными, т.е. погодичные различия метеорологических условий являются мощным фактором, определяющим пожарную опасность. Необходимо подчеркнуть, что природные факторы создают обстановку, более или менее благоприятную для распространения пожаров, однако возникновение пожаров в подавляющем большинстве случаев вызывают антропогенные факторы. Против естественного происхождения пожаров говорит тот факт, что пик грозовой активности приходится на июнь-июль, а в пожароопасный период грозы очень редки.

В связи с выявленной динамикой пожаров следует признать многолетние климатические циклы ее важным регулятором, который обязательно следует учитывать при долговременном прогнозировании пожарной опасности в степных районах. Прогнозируемое повышение температуры воздуха в 21 веке [6] определяет увеличение продолжительности вегетационного периода и сокращение продолжительности залегания снежного покрова, что в совокупности повысит уровень пожароопасности в весенние месяцы и засушливые периоды многолетних климатических циклов.

Выводы

Площади степных пожаров в российской, китайской и монгольской частях Даурии существенно различаются в связи с особенностями ведения сельского хозяйства.

Период 2000–2010 гг., пришедшийся на окончание засушливой фазы 30-летнего климатического цикла, характеризуется слабым трендом повышения количества осадков и уменьшения площадей, пройденных пожарами. Пики пожаров во всех частях Даурии пришлись на 2000 и 2003 гг.

Сходная динамика площадей пожаров на сопредельных территориях трех государств указывает на ее естественные причины, единые для всего региона. Синхронные всплески распространения пожаров наблюдаются в годы с засушливой весной и малоснежной зимой, особенно, если они следуют за годами с влажным вегетационным периодом обусловливающим накопление большой массы ветоши в степных сообществах.

При прогнозировании пожарной опасности в Даурии необходимо учитывать многолетние циклические изменения климата.

Попова О.А., д.б.н., профессор, ФБГОУ ВПО «Забайкальский государственный университет» Минобрнауки РФ, г. Чита;

Гомбоева Н.Г., д.б.н., профессор, ФБГОУ ВПО «Забайкальский государственный университет» Минобрнауки РФ, г. Чита.

Работа поступила в редакцию 18.03.2015.

Библиографическая ссылка