Пожары как экологический фактор

На частицах дыма также происходят химические реакции с образованием новых, иногда более токсичных соединений, чем те, которые непосредственно образуются при горении.

На поверхности частиц сажи обнаружены: пирен, антрацен, другие полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ), сульфосоединения и так далее. Частицы дыма радиусом 3 мкм могут находиться в воздухе несколько дней, а более мелкие радиусом 0,1-0,3мкм - остаются там недели и месяцы. Аэрозоли могут оседать под воздействием силы тяжести, вымываются осадками из воздуха. В результате происходит не только самоочищение атмосферы от продуктов горения, но и загрязнение других сред, а токсичные вещества продолжают оказывать негативное действие на человека, растительность и животных, объекты техносферы, например, хлористый и фтористый водород вызывают коррозию металлов) [30].

Устойчивость к загрязнению или степень самоочищения атмосферы за счет химических и физических процессов зависит от погодно-климатических условий, рельефа местности, наличия растительности и т.д., то есть, связаны с географическими координатами источника выброса. Все области суши на территории России, примыкающие к морям и океанам (исключая Каспий), способны очень интенсивно самоочищаться [31]. Кавказский регион южная часть Сибири, примыкающая к странам Средней Азии и Казахстана, тоже очищаются весьма энергично. Западная Сибирь и внутренние регионы Европейской части РФ обладают средней способностью к самоочищению, а некоторые районы Восточной Сибири и район Красноярского края очищаются очень слабо.

Для более точных прогнозов и оценок опасности загрязнения необходимо иметь сведения о метеоусловиях во время и на месте пожара. Это связано с тем, что на химические и физические процессы в атмосфере с участием загрязняющих веществ оказывают влияние облачность, осадки, скорость и направление воздушных течений, которые формируются под действием температуры и давления воздуха, рельефа местности и других факторов.

Таким образом, пожар - такой же источник загрязнения ОС, как объекты промышленности, сельского хозяйства и другие отрасли хозяйственной деятельности человека - различен только масштаб воздействия.

Диапазон влияния отдельных пожаров на параметры ОС очень широк. Пожары в жилых домах, административных и других производственных зданиях не оказывает влияния на крупномасштабные и глобальные биосферные процессы. Опасность таких пожаров ограничивается, главным образом, токсическим загрязнением воздуха внутри и вблизи помещения и носит локальный характер. Пожары на складах удобрений, в местах добычи нефти, торфа и т.д. значительно загрязняют среду обитания на местном и региональном уровне.

Дым от крупных пожаров вызывает изменение освещённости, температуры воздуха, влияет на количество атмосферных осадков. Кроме того, дымовой аэрозоль и газообразные продукты, взаимодействуя с атмосферной влагой, могут вызывать кислотные осадки - дожди, туманы. Попадание на листья дыма, росы, дождя вызывает болезнь и гибель растений. Выделения большого количества дыма при крупных пожарах уменьшает количество солнечной радиации, поступающей с земной поверхности и, как следствие, приводит к климатическим изменениям продолжительностью несколько дней, недель, месяцев. Эти факторы влияют на рост растений, особенно если совпадают с вегетационным периодом.

Массовые пожары, при которых выделяется большое количество дыма, способно вызывать похолодание на местном и региональном уровне, но этот процесс не существен для растительности средних широт земного шара, устойчивых к низким температурам (в районах умеренного климатического пояса максимально низкие переносимые температуры для древесных пород лежат в интервале от-15 до-20єЖ) [25].

Выживаемость растений в зависимости от освещенности изучена и отражена в литературе крайне слабо. Однако отмечено, что в умеренном поясе, чем медленнее рост, тем лучше растения переносят «затенения».

Поэтому злаки и другие культурные растения хуже переносят уменьшения освещенности, чем древесные породы растительности.

В прямой зависимости от видов и масштабов пожара находится загрязнение почвы им водоемов огнетушащими пенами, пролитой на тушении водой, самими горючими веществами, например нефтью при разливе горючих жидкостей (ГЖ). Вода, используемая при тушении, может содержать антипирены и продукты пиролиза горючих материалов. В воду могут попадать другие добавки, вводимые в горючие материалы. Эти вещества во время тушения могут попадать в водоемы через канализационную систему из грунтовых вод, а также при осаждении из воздуха, куда они выносились конвективными потоками с остальными продуктами горения. Многие токсичные вещества, например тяжелые металлы, диоксины, попавшие в воду или на почву, обладают способностью накапливаться в организмах рыб, птиц и в дальнейшем по пищевой цепи попадают в организм человека. Таким образом, загрязнение ОС в результате пожаров и аварий может происходить опосредованно и проявляться спустя годы.

В связи с этим представлять меру опасности, которая вызвана пожарами и авариями, крайне важно, так как реальная оценка вида и масштаба загрязнения ОС может уменьшить риск последствий и повысить уровень обеспечения экологической безопасности.

Любой пожар оказывает отрицательное влияние на экологическое состояние окружающей среды и изменяет границы экологической ниши, условия существования живых организмов [12]. В дикой природе все предусмотрено так, что бы трава, кустарники росли после зимы сами, без палов. В нашем климате трава перегнивает за зиму и не является преградой для молодой поросли, а со временем перегнивают и ветки. Кроме этого, ветки в траве – прекрасное место для гнездовий птиц. Эффект более быстрого роста травы в результате выжигания является кажущимся. Сухая трава просто скрывает поначалу молодые зеленые побеги, и не выжженные участки кажутся серыми. В то время как на почерневших выжженных участках зеленая трава хорошо заметна.  Во время палов уже начинает расти трава, цветы. Кустарники начинают свой активный вегетативный период – т.е. растут, хотя невооруженным глазом этого и не видно. Таким образом, весенние палы вредят траве и кустарникам. После палов выживает и первой пускается в рост, заглушая ослабленную и почти загубленную другую флору, самая грубая, неприхотливая трава и бурьян.

Погибают семена растений и самой травы над поверхностью земли и семена под землей, на земле. Семена каждого вида растений должны проходить определенный температурный режим для того, что бы взойти. Даже незначительное отклонение от нормы может отразиться на их всхожести. Во время выжигания они просто погибают. Выживают лишь глубоко находящиеся в почве корневища растений. Но не все растения многолетние. Многие – однолетние и размножаются семенами.

Погибают многие насекомые, их личинки, куколки. В огне горят все живые существа – божьи коровки, жужелицы, дождевые черви и другие, истребляющие различных вредителей сада и огорода, и участвующие в процессе образования почвы. Для дождевых червей лишней сухой травы не бывает. Её дружно и быстро перерабатывают дождевые черви, превращая в ценнейшее удобрение, внося его в глубину почвы к корням растений, и одновременно делают почву рыхлой, живой. Сухая прошлогодняя трава – не мусор, а бесценное питание, жилой дом, приют, условия для жизни, созданные самой природой.  

Выжигание сухого травостоя вызывает гибель кладок и мест гнездовий таких птиц как кряква, чирок-трескунок, чибис, травник, бекас, камышовая и обыкновенная овсянки, полевой, лесной и хохлатый жаворонки, луговой конек. Гнездовой период этих птиц начинается в начале апреля. С выжженных мест птицы уходят, а значит уходят и от нас. Животные и птицы очень боятся огня. При поджоге травы гибнет вся полезная микрофлора почвы, в том числе и та, которая помогает растениям противостоять болезням. На восстановление необходимо время, как раз самое ценное весеннее время, когда растения набирают силу.

В огне могут погибнуть и пострадать даже звери, пресмыкающиеся, земноводные: особенно новорожденные зайчата, ежи и ежата, жабы, лягушки. При сильном травяном пожаре гибнут практически все животные, живущие в сухой траве или на поверхности почвы. Кто-то сгорает, кто-то задыхается в дыму. На пожарищах очень часто находятся сгоревшие птичьи гнезда со следами яиц, обгоревшие улитки, грызуны, мелкие млекопитающие.

Когда погибают одно или много звеньев из всего биоценоза места, экологическая ситуация может необратимо измениться в худшую сторону. Каждый зверек, каждый жучок, бабочка, лягушка, каждая травка и каждый цветочек – составляют единое целое в природе, в биологической цепи. Также важна и каждая травинка. По оценкам ученых, в 10 см слое верхнего слоя почвы содержится или с ним связано около 90% флористического и фаунистического разнообразия луговых экосистем. Зачастую невидимого разнообразия, но очень важного звена.

При весеннем пале могут повредиться деревья, особенно их корневая шейка – очень уязвимое место прямо над землей. Не говоря о том, что деревья могут просто сгореть, обгореть от сильной температуры набухающие весной почки, что очень вредит дереву, даже если оно выживет.

Верховые пожары обычно очень интенсивны и не поддаются сдерживанию. Они уничтожают всю растительность и разрушают всю органику почвы. Пожары такого типа оказывают лимитирующее действие почти на все организмы сообщества. Должно пройти много лет, пока участок вновь восстановится.

Катастрофическую опасность представляет после пожаров загрязнение грунтовых вод и глубоких водоносных горизонтов, состав питающих значительную долю водных ресурсов на планете, В отличие от поверхностных, грунтовые воды не подвержены естественным процессам самоочищения ввиду отсутствия солнечного света, быстрого течения и биотических компонентов. Опасения вызывают не только вредные вещества, попадающие в воду, почву и пищу.

На месте поджога нормальная жизнь микроорганизмов, растений и животных восстанавливается лишь через 5-6 лет, а часто не восстанавливается никогда.

В глобальном масштабе лесные пожары могут влиять на химический состав атмосферы и отражательную способность поверхности Земли. В региональном и местном масштабе лесные пожары изменяют объемы биомассы, воздействуют на гидрологический цикл, производя ударный эффект на морские системы, такие как коралловые рифы, снижают видимость почти до нуля, воздействуют на функционирование видов растений и животных и пагубно отражаются на здоровье и средствах к существованию людей, особенно тех, что живут в лесах [6]. Сейчас уже признано, что сжигание биомассы является одним из существенных источников выбросов двуокиси углерода, и считается, что на его долю приходится от 20 до 40% общих выбросов двуокиси углерода в мире [31]. Было подсчитано, что в результате пожаров, происходивших во всех тропических лесах мира в 1998 году, в атмосферу было выброшено 1-2 миллиарда тонн углерода, что эквивалентно одной третьей части эмиссий углерода в результате сжигания ископаемого топлива во всем мире.

2.2. Меры по предотвращению антропогенных пожаров, восстановление биоразнообразия

Противопожарное обустройство - это система организационно-технических мероприятий, направленных на предупреждение возникновения, развития лесных пожаров и создание условий для их тушения на ограниченной площади с минимальными затратами сил и средств [11].

Система мероприятий должна основываться на данных о степени пожарной опасности в зависимости от породного состава и других особенностей насаждений, погодных условий, а также наличия источников огня. Пожарная опасность в значительной степени определяется антропогенной пожарной опасностью.

Антропогенная пожарная опасность - это пожарная опасность для леса со стороны населения [13]. Она зависит от уровня экологического образования населения, знаний правил пожарной безопасности, приобретения практических навыков применения огня в лесу. Из-за нарушения правил пожарной безопасности в лесах ежегодно возникают лесные пожары, которые приносят большой экономический и экологический ущерб. Антропогенная нагрузка является одним из основных факторов, определяющих число лесных пожаров, возникающих по вине людей. Поэтому первоочередной задачей подготовки территории к пожароопасному сезону является учет антропогенной нагрузки, необходимый для определения объемов противопожарных мероприятий, таких как: установка лесопожарных плакатов; устройство зон отдыха для населения в лесу; установка шлагбаумов.

Средства наглядной агитации по лесопожарной пропаганде, в том числе плакаты, содействуют воспитанию у людей бережного отношения к лесу, обучению их правилам пожарной безопасности. Зоны отдыха делают отдых более организованным и поэтому щадящим для леса. Объемы работ по установке противопожарных плакатов и устройству зон отдыха зависят от плотности населения для каждого субъекта РФ. Шлагбаумы относятся к запретительным мерам и регламентируют поток посетителей леса. Количество шлагбаумов зависит от принятых нормативов и протяженности, автомобильных дорог.

Количество плакатов следует определять исходя из сложившейся за многие годы степени горимости лесов. Антропогенная пожарная опасность зависит от плотности населения на данной территории и пожарной опасности по условиям погоды.

Решение лесопожарной проблемы связано с решением целого ряда организационных и технических проблем и в первую очередь с проведением противопожарных и профилактических работ, проводимых в плановом порядке и направленных на предупреждение возникновения, распространения и развития лесных пожаров.

Мероприятия по предупреждению распространения лесных пожаров предусматривают осуществления ряда лесоводческих мероприятий (санитарные рубки, очистка мест рубок леса и др.), а также проведение специальных мероприятий по созданию системы противопожарных барьеров в лесу и строительству различных противопожарных объектов.

Необходимо помнить, что лес становится негоримым, если очистить его от сухостоя и валежника, устранить подлесок, проложить 2-3 минерализованных полосы с расстоянием между ними 50-60 м, а надпочвенный покров между ними периодически выжигать. Следует преждевременно исполнять данные требования.

Восстановление растительных сообществ после пожаров в естественных условиях представляет значительный научный и практический интерес. Пожары – один из важных факторов, влияющих на экосистемы.

В Национальной Стратегии сохранения биорзнообразия России (принята на Национальном Форуме по сохранению биоразнообразия 5 июня 2001 г.) решение практических проблем сохранения биоразнообразия должно быть основано на двух концептуальных подходах [2]:

- популяционно-видовом, который исходит из того, что каждый вид есть наименьшая генетически закрытая система, обладающая неповторимым генофондом; этот подход рассматривает генетически связанные системы популяционно-видовой иерархии;

- экосистемном, который исходит из того, что все биологические системы неразрывно связаны со средой обитания и друг с другом, живые организмы в состоянии естественной свободы существуют только в составе экологических сообществ и экосистем; этот подход рассматривает экологические системы разного уровня.