Актуальные вопросы исследования проблем лесных экосистем

TOPICAL RESEARCH ISSUES OF THE FOREST ECOSYSTEM PROBLEMS

Olga Pasko

Doctor of Agricultural Sciences,  Professor, Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia

Nadezhda Lebedeva

Doctor of philosophy in the field of Cultural Studies, Professor of philosophy, International Personnel Academy, authorized member of the Eurasian Academy of Television and Radio, Ukraine, Kiev

Аннотация. Статья посвящена проблемам опасности лесных пожаров и их влияния на экосистему. Лесные пожары представляют собой огромную опасность для населения и экологии многих государств, имеющих в своём владении лесные территории. Лесные пожары рассматриваются в науке также в качестве неотъемлемого фактора эволюции, который формирует биоразнообразие естественных мест обитания наряду с утверждением о негативных экономических, экологических и социальных последствиях.

Abstract. The article is devoted to the problems of the forest fires' danger and the impact of fires on the ecosystem. Forest fires are to be a huge danger for the population and ecology of many states that have forest territories in the possession. Forest fires are also considered in science as an integral factor of evolution, which forms the biodiversity of natural habitats along with the statement about negative economic, environmental and social consequences.

Ключевые слова: пожары; экосистема; лес; риск; прогнозирование.

Keywords: fires; ecosystem; forest; risk; predicting.

В Соединённых Штатах Америки издательство, специализирующееся на литературе в области компьютерных и информационных технологий, IGI Global выпустило коллективную монографию на английском языке «Прогнозирование, мониторинг и оценка опасности и рисков лесных пожаров». В условиях экологических катастроф, с которыми сталкиваются практически все страны мира, данная работа представляет собой актуальный труд. Авторы − международная исследовательская группа, объединенная учеными Томского политехнического университета. В монографию вошли несколько статей специалистов вуза, а редактор издания − доцент Научно-образовательного центра И. Н. Бутакова ТПУ Николай Барановский. Томские политехники и их коллеги в этой монографии представили новые, ранее не опубликованные, наработки по прогнозированию лесных пожаров, оценке их последствий и борьбе с распространением огня [2].

Лесные пожары представляют собой огромную опасность для населения и экологии многих государств, имеющих во владении лесные территории. Лесные пожары наносят экологический, экономический и социальный ущерб. Проблема лесных пожаров многогранна и не имеет тривиального решения. Учёные выделяют следующие задачи в указанной проблеме:

1) прогнозирование, оценка и мониторинг возникновения лесных пожаров; 2) оценка и моделирование распространения лесных пожаров; 3) оценка и прогнозирование сгоревшего участка и последствий пожара для окружающей среды; 4) локализация и тушение лесных пожаров как наземными методами, так и с помощью авиации; 5) устранение последствий лесных пожаров [1], [3].

По вопросу борьбы с лесными пожарами можно выделить подходы к прогнозированию возникновения очагов лесных пожаров и их последующей быстрой локализации и тушению. Практика показывает, что практически невозможно погасить лесной пожар, когда он стал большим. Огонь прекращается тогда, когда начинается сезон дождей, когда выгорает вся лесная территория или встречается естественный барьер, например, река. Поэтому методы прогнозирования лесной пожарной опасности являются наиболее перспективными с точки зрения подавления лесных пожаров. В настоящее время существуют различные методы и подходы к прогнозированию опасности лесных пожаров, например, детерминистские, детерминистско-вероятностные, статистические, детерминистско-статистические, вероятностные и мягкие методы расчета [3].

Как правило, методы, основанные на анализе статистической информации, работают хорошо, если внешние условия не сильно меняются со временем. Однако, в случае внезапных изменений погоды или климата такие методы могут давать неверные результаты. Тем не менее, не следует полностью отказываться от статистических подходов к прогнозированию и оценке лесной пожарной опасности. Вероятно, успешное решение проблемы прогнозирования и оценки лесной пожарной опасности лежит в плоскости комплексного и совместного применения различных методов.

Обилие пространственных данных приводит к необходимости использовать специализированные географические информационные системы для их анализа и визуализации. Независимо от того, какие передовые математические технологии для прогнозирования пожаров в лесу были разработаны, без учета причин их возникновения проблема не может быть решена. Основными причинами лесных пожаров являются грозовая активность и антропогенная нагрузка [1, 3, 4].

В лесном хозяйстве необходимо проанализировать процессы возникновения лесных пожаров на достаточно точном уровне с высоким пространственным разрешением с учетом сложного физико-химического явления лесного пожара. В настоящее время доступно высокопроизводительное вычислительное оборудование, которое позволяет использовать сложные математические модели для прогнозирования возникновения лесных пожаров. В то же время развитие дистанционного зондирования (как спутниковых платформ, так и специализированного программного обеспечения) позволяет использовать больше данных для анализа возникновения лесных пожаров.

В реальной ситуации система лесных пожаров и окружающей среды является системой обратной связи. В этой ситуации лесные пожары влияют на состояние окружающей среды, параметры которой в свою очередь влияют на условия лесных пожаров.

Роль пожара как фактора окружающей среды, влияющего на компоненты лесной экосистемы бесспорно актуальна. Существует классификация лесных пожаров по месту пожара в лесной экосистеме. Также учитывается негативное воздействие пожаров на сообщества и людей, компоненты лесных экосистем: фитоценоз (недоразвитие леса, подлесок, почвенный покров), токсины (животный мир), климатоп (атмосфера и климат) и адатом (топография и почва). Роль огня также может рассматриваться как фактор эволюции организмов и природных экосистем в целом. Исследования установили, что степень повреждения компонентов экосистемы и социальные последствия зависят от типа лесного пожара, природных условий и состояния леса в регионе.  Интересно, что на саммите Земли в Рио-де-Жанейро в 1992 году была торжественно принята Конвенция ООН об изменении климата, которая  вступила в силу 21 марта 1994 года и была подписана представителями более 180 стран. В Конвенции указывается на необходимость сотрудничества в разработке и распространении технологий, методов и процессов, которые снижают антропогенные выбросы парниковых газов, в частности в лесном хозяйстве, а также в рациональном использовании поглотителей и резервуаров всех парниковых газов, включая леса [4, с. 345].

В разработке современной государственной политики большинства государств влиянию пожаров на лесные экосистемы наряду с последствиями изменения климата придаётся большое значение сохранению и устойчивому использованию живого природного капитала на основе сохранения биоразнообразия. Глобальная экологическая роль лесов также отражена в Конвенции ООН о биологическом разнообразии (Конвенция ООН, 2002 г.) [4,  с. 346], в заявлении о принципах достижения глобального консенсуса по вопросам управления, сохранения и развития всех типов лесов и национальные стратегии устойчивого развития многих стран. Международное сообщество признает, что леса необходимы для сохранения биоразнообразия, поглощения углерода и выделения кислорода. Они являются ценным источником возобновляемой энергии. Один ресурс природопользования заменяется комплексным управлением с учетом особенностей экосистемы. Лес считается не только источником древесины, но и средой обитания различных видов и одним из носителей важнейших функций, включая защиту почвы от эрозионных процессов, активный участник обмена воды и газа, зоны отдыха, часть ландшафта и природного наследия. Экосистемный подход включает в себя анализ леса как сообщества живых организмов, которые систематически взаимодействуют друг с другом и с неживыми компонентами среды обитания. Биотические и абиотические компоненты связаны друг с другом через круговорот питательных веществ и потоки энергии, а их нарушение в одном компоненте приводит к изменениям в структуре и взаимосвязях всей экосистемы. Ежегодно на земле происходит до 400 000 лесных пожаров, площадь горения достигает 0,5% от общей площади лесов, и около 1-4 миллиардов тонн угля выбрасывается в атмосферу каждый год в результате лесных пожаров по всему миру [4, с. 346]. Известны экстремальные и катастрофические лесные пожары.

Основными причинами лесных пожаров являются: человеческая деятельность, молния, самовозгорание торфяных краев и сельскохозяйственные пожары в жаркую погоду.

Лесные пожары уничтожают деревья, подлесок, подлесок, почвенный покров и заготовленную древесину. Они также значительно снижают стоимость лесных угодий. Защита от воды, древесина, а также другие полезные свойства леса снижаются в результате пожаров. Животный мир погибает, инженерные сооружения, а в некоторых случаях разрушаются целые населенные пункты. Ряд ученых рассматривают лесные пожары как неотъемлемый фактор эволюции, который формирует биоразнообразие естественных мест обитания наряду с утверждением о негативных экономических, экологических и социальных последствиях. Отмечается, что организмы в экосистемах приспособились к лесным пожарам и даже используют их в своих жизненных циклах. Огонь считается природным явлением, сходным с наводнениями, извержениями вулканов и т. д., которое является инструментом естественного отбора видов и способствует выживанию наиболее приспособленных особей.

В настоящее время активно развивается новое научное направление «Экологическая пожарная безопасность». Объектами его исследований часто являются прерии, саванны, хвойные леса и т. д. Они формируются с участием огня как важнейшего эволюционного фактора, определяющего жизнеспособность экосистемы и обновление среды обитания живых организмов. Предметом изучения пожарной экологии являются природные процессы, обусловленные наличием пожаров в экосистеме, таких как взаимодействие огненной, абиотической и биотической составляющих экосистемы, экосистемный подход к эволюции организмов и т. д. [4, с. 346].

Таким образом, можем сделать вывод о необходимости дальнейших научных исследований, выработки практических рекомендаций и внедрения передовых международных инновационных технологий относительно проблем прогнозирования лесных пожаров и эффективного поддержания экосистем.