Елово-пихтовые леса — это тип леса, встречающийся в Северном полушарии, в котором преобладают ели и пихты . Эти леса часто считаются климаксными лесами , в которых два основных рода деревьев способны размножаться в собственной тени. [1]
Пихтовые леса можно найти в холодных регионах на высоких широтах или на больших высотах по всему Северному полушарию . [1] Сюда входят как области на протяжении высоких широт бореальных лесов Канады и России , [2] [3], так и горные хребты на более низких широтах, такие как Скалистые горы в Северной Америке , Тянь-Шань в Азии и Карпаты в Европе . [4]
Елово-пихтовые леса встречаются в основном в холодном климате с холодной зимой и прохладным летом. Например, в южных Аппалачах елово-пихтовые леса были обнаружены в диапазоне средних температур июля от 13 °C на границе леса до 17 °C в экотоне елово-пихтовых/лиственных лесов. [5]
Леса Южных Аппалачей занимали около 140 квадратных километров (54 квадратных миль) на вершинах и хребтах. Сегодня этот тип леса занимает менее 70 квадратных километров (27 квадратных миль). Большая часть этой потери леса вызвана вырубкой леса , за которой последовали подсечные пожары. [6] Пожар Waterrock Knob состоял из другой группы видов растений, чем обычно встречаются в сгоревших еловых и пихтовых лесах. Древесный ярус этого насаждения состоит из меньшего, чем ожидалось, количества стволов и имеет низкую базальную площадь. Кустарниковый ярус очень густой, что может снизить успешное воспроизводство деревьев. [7] Рост травяного яруса не типичен для молодых, нарушенных еловых и пихтовых насаждений. Эти характеристики растительности предполагают, что, возможно, сильный пожар в сочетании с крутым каменистым склоном и неглубокими почвами были одной из причин сокращения развития типичного елового и пихтового насаждения. [6] Сожженная почва была важным фактором в определении более ранних и настоящих моделей растительности и видового состава . [6]
После пожара в лесах западных Соединенных Штатов Америки можно отметить важное исследование пожара в Йеллоустонском национальном парке в 1988 году. Исторически контролируемые ожоги использовались для прореживания лесов. К 1970-м годам Йеллоустоун начал реализацию плана по управлению естественными пожарами, чтобы позволить процессу вызванных молниями пожаров продолжать влиять на сукцессию диких земель. [8] В 1988 году в Йеллоустонском национальном парке началось 248 пожаров. [8] Что касается животных, погибших в результате пожаров, Служба национальных парков США подсчитала 345 лосей, 36 оленей, 12 лосей, 6 черных медведей, 9 бизонов и 1 медведя гризли. [8] Рыба также погибла из-за нагретой воды. Исследования показали, что менее 1% почв нагрелись достаточно, чтобы сжечь подземные семена и корни растений. [8] Конгресс США начал масштабное исследование долгосрочных экологических последствий, вызванных пожарами в Йеллоустоуне. Краткосрочные эффекты показали, что большинство популяций диких животных не показали никаких эффектов или быстро восстановились. В годы после пожара осадки в сочетании с краткосрочным притоком пепла и питательных веществ привели к ошеломляющему показу диких цветов на выжженных территориях. [8]
Поскольку растения неподвижны, они должны вырабатывать устойчивость к нарушениям путем естественного отбора . Отдельные виды растений изменяют свою устойчивость к пожарам предсказуемым образом. [9] Эта устойчивость позволяет биоразнообразию значительно увеличиться во время повторного заселения после пожара. [9] Исследования показывают, что в еловом и пихтовом лесу через одиннадцать лет после пожара наблюдается большее разнообразие трав, чем в сообществе, где не было пожара. [10] Кустарникам потребовалось больше времени для восстановления, но вскоре разнообразие кустарниковой популяции также стало больше. [11] Еловые и пихтовые леса имеют большее биоразнообразие, чем большинство других лесов, из-за их многослойного полога и густого подлеска. [12] Это создает неоднородную, разнообразную структуру насаждений, что приводит к ассортименту типов пожаров, которые обычно оставляют участки несгоревших деревьев. [12] Поскольку почва окисляется огнем, стимулируется прорастание семян. [9] Кроме того, многие виды трав присутствовали на выжженных участках, но не на участках, которые не были затронуты пожаром. [11] Пихты и ели разносятся ветром, поэтому количество восстановленных деревьев зависит от расстояния от несгоревших насаждений до места взятия проб.
Время, необходимое пихте и ели для регенерации, сильно различается, но это занимает несколько лет, если не осталось корней или зацепок . Время регенерации зависит от ряда факторов окружающей среды, таких как тип вида, сила ветра и аспект . [9] Пихте и ели может быть намного сложнее укорениться на склоне не только из-за метода рассеивания, но и потому, что пожар значительно усиливает эрозию, что затрудняет укоренение семян. Кроме того, пихта и ель различаются по методам выживания. Пихта использует быстрый рост, короткую продолжительность жизни и легкое укоренение, чтобы быстрее восстановиться после пожара, в то время как ель полагается на более длительную продолжительность жизни и большую площадь основания , чтобы выжить. [13] У ели гораздо более низкая скорость укоренения, но большая площадь основания увеличивает ее шансы на выживание и позволяет ей восстанавливаться как за счет рассеивания ветром, так и за счет роста из корней, оставшихся после пожара. В результате пихта и ель одновременно заселяют участок, хотя в большей части первоначальной биомассы доминирует пихта, а затем доминирование переходит к ели. [13] Повторяющиеся высокоинтенсивные верховые пожары также помогают еловым и пихтовым лесам, не давая пихте обогнать ель посредством конкурентного исключения . [13] Поскольку ель не переносит тени, для ее формирования требуется открытый полог. Это означает, что без огня, который уничтожает пихты, создавая тем самым отверстия в пологе, ель будет вытеснена пихтой. [13]
Пожар имеет интересную связь с микрофауной в лесах. Ущерб, нанесенный деревьям огнем, повреждает сосудистый камбий , тем самым делая деревья более восприимчивыми к насекомоядным и грибковым атакам. Грибковые инфекции не так распространены, как атаки насекомых, но могут быть столь же смертоносными. Грибок Amylostereum areolatum ослабляет деревья и позволяет насекомым, таким как Sirex noctilio (европейская лесная оса), захватывать огромное количество лесов. Наиболее распространенными проблемами в еловых и пихтовых лесах являются короеды, листовертки и галлообразующие насекомые, к которым ель чрезвычайно восприимчива. [14] Несколько галлообразующих насекомых присутствуют в еловых лесах, включая восточного елового галлообразователя и елового галлообразователя Кули, которые обычно не наносят вреда лесам, если только деревья не являются необычайно уязвимыми для них, как после пожара. [14] Личинки листовертки-почкоеда питаются листьями елей и пихт и могут присутствовать в больших количествах, когда они становятся вредными для леса. Короеды являются наиболее распространенными насекомыми-убийцами еловых и пихтовых лесов, поскольку они могут быстро распространяться, быстро размножаться и могут легко поглотить тысячи акров, прежде чем против них будут приняты меры. В 1990-х годах короеды поразили почти три миллиона акров (12 000 км 2 ) еловых лесов. [15] Атаки этих насекомых, в свою очередь, повышают уровень смертности деревьев в зоне пожара, что дает еще больше топлива для следующего пожара. [16]
Пихтовые и еловые леса поддерживают существование ряда крупных животных, таких как лоси, олени, вапити, птицы, зайцы-беляки и другие мелкие млекопитающие. [17] Влияние пожара на популяции птиц в пихтовых и еловых лесах было различным. Из 41 вида птиц, наблюдавшихся в 3 или более исследованиях, сравнивающих леса после пожара и прилегающие несгоревшие леса, 22% постоянно более многочисленны в сгоревших лесах, а 34% более многочисленны в несгоревших лесах. [6] В целом, дятлы и воздушные фуражиры более многочисленны в сгоревших лесах, а виды, питающиеся листвой, более многочисленны в несгоревших лесах. [6] В еловых и пихтовых типах сообществ деревья часто теряют нижние ветви, становясь недоступными для зайцев и других мелких млекопитающих в качестве пищи или укрытия в течение семи-девяти месяцев зимы. Это делает более плотную заселенность пихтовых и еловых лесов более крупными млекопитающими. Пожар не вытесняет фауну , которая зависит от пихтовых и еловых лесов. Когда пихта и ель начинают прорастать, их используют в пищу, а оставшиеся участки деревьев служат укрытием. [12] Из-за неоднородности в пихтовых и еловых лесах участки деревьев всегда остаются в природе. С другой стороны, тушение пожаров изменяет естественную динамику участков, тем самым значительно сокращая количество присутствующих млекопитающих. [12] Все деревья стареют, закрывают полог, подлесок подавляется, ветви опадают зимой, и большую часть года нет доступной пищи. Кроме того, если огонь подавляется в течение нескольких лет, а затем в этом районе вспыхивает верховой пожар , он быстро распространится по всему густому пологу. Не останется участков для укрытия, а пихте и ели потребуется гораздо больше времени для восстановления из-за расстояния от оставшихся насаждений до центра сгоревшего участка. [ необходима цитата ]