Анализ проблемы использования лесных ресурсов

Лесные пожары, бушующие этим летом в России, не только «слизывают» целые деревни, причиняя вред населению страны, но повреждают или уничтожают ценные деревья в лесах, пагубно влияя на возобновление экоресурсов.

«Если не принимать дополнительных мер, в любом случае, на восстановление уйдут сотни тысяч лет», – сказал руководитель программы по особо охраняемым природным территориям Гринпис Михаил Крейндлин, отвечая на вопрос о сроках восстановления лесов, пострадавших от верховых пожаров, во время которых горит не только лесная подстилка – трава и хвоя, но деревья целиком.

При этом, по словам экологов, породный состав леса изменяется. «Если лес пройден верховым пожаром, то в первые годы после пожара там будет лишь пустыня», – отмечает координатор проектов по лесной политике Всемирного фонда дикой природы России Николай Шматков.

Через два-три года появятся иван-чай и малина, которые растут на пепелищах. До возникновения подлеска пройдет пять лет, а первыми появившимся здесь деревом станет береза или осина.

При пожаре, как говорит эколог, наиболее уязвимыми являются лиственные породы, такие, как дуб, липа, ясень. Хвойные деревья по-разному справляются с огнем. Если пожар произошел в еловом лесу, то ель выгорит полностью и не восстановится. «Менее других деревьев подвержена выгоранию сосна, которая выдерживает низовые пожары. При этом крупные деревья, скорее всего, переживут пожар, а мелкие деревья, у которых кора не такая толстая, погибнут. Выгорает подрост, и остаются старые деревья. Это приведет к старению леса», – говорит Шматков.

Мероприятия по предупреждению распространения лесных пожаров предусматривают осуществление 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.

Чтобы уменьшить опасность возгорания леса надо очистить его от сухости и валежника, устранить подлесок, проложить 2 3 минерализованных полосы с расстоянием между ними 50 60 м, а надпочвенный покров между ними периодически выжигать.

Работы по тушению крупного пожара можно разделить на следующие этапы: разведка пожара; локализация пожара, т.е. устранение возможностей нового распространения пожара; ликвидация пожара, т.е. дотушивание очагов горения; окарауливание пожарищ. Разведка пожара включает в себя уточнение границ пожара, выявление вида и силы горения на кромке и ее отдельных частях в разное время суток.

По результатам разведки прогнозируют возможное положение кромки пожара, ее характер и силу горения на требуемое время вперед.

На основании прогноза развития пожара с учетом лесопатологической характеристики участков, окружающих пожар, с учетом возможных опорных линий (рек, ручьев, лощин, дорог и пр.) составляется план остановки пожара, определяются приемы и способы остановки пожара.

Наиболее сложной и трудоемкой является локализация пожара. Как правило, локализация лесного пожара проводится в два этапа. На первом этапе осуществляется остановка распространения пожара путем непосредственного воздействия на его горящую кромку. На втором этапе производится прокладка заградительных полос и канав, обрабатываются периферийные области пожара с целью исключения возможности возобновления его распространения.

В целях предупреждения пожаров в пожароопасный период в лесу запрещается:

– пользоваться открытым огнем (бросать горящие спички, окурки и вытряхивать из курительных трубок горячую золу);

– употреблять при охоте пыжи из легковоспламеняющихся или тлеющих материалов

– оставлять (кроме специально отведенных мест) промасленный или пропитанный бензином, керосином и иными горючими веществами обтирочный материал;

– заправлять горючим топливные баки работающих двигателей внутреннего сгорания, использовать машины с неисправной системой питания двигателя горючим, а также курить или пользоваться открытым огнем вблизи машин, заправляемых горючим;

– оставлять на освещенной солнцем лесной поляне бутылки или осколки стекла, так как, фокусируя лучи, они способны сработать как зажигательные линзы;

– выжигать траву под деревьями, на лесных полянах, прогалинах и лугах, а также стерню на полях, расположенных в лесу;

– разводить костры в хвойных молодняках, на торфяниках, лесосеках с порубочными остатками и заготовленной древесиной, в местах с подсохшей травой, под кронами деревьев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Структурный анализ проблемы, включающий анализ возможных рисков с помощью декомпозиций.

 

    Для  рассмотрения риска  воздействия  на лесные ресурсы необходимо  произвести декомпозицию с целью  выявления связей между элементами  системы. Такое рассмотрение проблемы  алгоритмическую основу, и дает  представление о системе в  целом.

Декомпозиция лесных ресурсов представлена на рисунке 1.1

 

 

 

 

 

 

 О2

CО2

 

Hghkjkkk                                                                                                           

 

Рисунок 1.1  Декомпозиция лесных ресурсов.

   Как  видно из декомпозиции, вырубка  вызывает определенное нарушение. Тем самым показывая итоговое  неблагоприятное воздействие.

Процесс уничтожения лесов приводит как к локальным, так и глобальным географическим и климатическим изменениям.

Обезлесение способствует глобальному потеплению и часто называется одним из главных причин усиления парникового эффекта. В атмосфере Земли в виде углекислого газа содержится около 800 гт углерода. В наземныхрастениях, большую часть которых составляют леса, содержится около 550 гт углерода. Уничтожение тропических лесов отвечает примерно за 20 % парниковых газов. По данным межправительственной группы экспертов по изменению климата обезлесение (по большей части в тропиках) привносит до трети общих антропогенных выбросов диоксида углерода. В ходе своей жизни деревья и другие растения изымают углекислый газ из атмосферы Землив процессе фотосинтеза. Гниющая и горящая древесина выбрасывает накопленный углерод обратно в атмосферу (см. геохимический цикл углерода). Во избежание этого древесина должна перерабатываться в долговечные продукты, а леса сажаться заново.

 Гидрологическое воздействие

Обезлесение также влияет на круговорот воды. Деревья через корни питаются подземными водами, причём вода поднимается к их листьям и испаряется. При вырубке леса этот процесс транспирации прекращается, что приводит к тому, что климат становится более сухим. Кроме влаги в атмосфере, обезлесение негативно влияет на подземные воды, снижая способность местности задерживать осадки. Именно леса обеспечивают стабильный перенос влаги от океанов к центрам материков, обеспечивая наполнение рек, грунтовых вод и болот. Без лесов проникновение воды вглубь материков нестабильно и ослаблено.

Воздействие на почву

Обезлесение уменьшает адгезию почвы, что может приводить к затоплениям и оползням.

Воздействие на биосферу

Влажные тропические леса являются наиболее богатыми экосистемами на планете (в них проживают до 80 % известных видов), поэтому основной эффект от обезлесения заключается в уменьшении биологического разнообразия.

Антропогенные

Выжигание джунглей для освобождения земли под посевные поля, южная Мексика.

Человечество с давних пор вырубало лес, отвоёвывая землю у леса для ведения сельского хозяйства и просто для добычи дров. Позже у человека возникла потребность в создании инфраструктуры (городов, дорог) и добычеполезных ископаемых, что подхлестнуло процесс обезлесения территорий. Однако главной причиной вырубки лесов является увеличение потребности в еде, то есть площадей выпаса скота и посева сельскохозяйственных культур, как постоянных, так и сменных.

Лесное хозяйство не в состоянии произвести столько же пищи, как очищенное от деревьев угодье. Тропические и таёжные леса практически совсем не в состоянии поддерживать человеческое население, поскольку съедобные ресурсы слишком разбросаны. Планета была бы не в состоянии поддерживать текущее население и уровень жизни, если бы процессы обезлесения отсутствовали. Метод подсечно-огневого земледелия, который используется для краткосрочного использования богатой золой почвы, применяется 200 млн коренного населения по всему миру.

По оценкам британского защитника окружающей среды Нормана Маерса, 5 % обезлесения приходится на выпас скота, 19 % происходит из-за лесозаготовок, 22 % — вследствие расширения плантаций масличной пальмы, а 54 % — из-за подсечно-огневого земледелия.

Неантропогенные

Кустарники, травянистые растения и даже лишайники и мхи могут препятствовать восстановлению лесов и, возможно, могут вытеснять их. Заросли из кустарников, а иногда даже из злаков или других трав, например золотарника илиастр, может препятствовать поселению многих древесных пород. Из-за Этого некоторые территории остаются безлесными в течение более 30 лет. Проводились эксперименты, показавшие, что многие растения выделяют вещества, подавляющие прорастание семян деревьев.

Восстановлению лесов на вырубках, гарях и заброшенных сельскохозяйственных угодьях могут препятствовать и некоторые животные например, кролики в Великобритании; в прошлом бизоны в прериях Среднего Запада Северной Америки; даже мелкие млекопитающие, например мыши, могут поедать семена и обгрызать всходы деревьев. И все же наиболее сильное влияние на леса оказывает человек.

Произведем декомпозицию в виде модели Черного ящика на рисунке 1.2

Фотосинтез(CО2) О2

 

Хозяйственная деят-ть Вырубка

Промышленная деят-ть Очищение атмосферы

Использование в рекреаци- Повышение степени дигрессии

оных целях территории

 

Рисунок 1.2 Декомпозиция в виде модели Черного ящика.

 

 

 

 

 

 

2.1 Построение дерева целей по  снижению негативного воздействия  на лесные ресурсы.

Основной целью является уменьшение уровня негативного воздействия на лесные ресурсы на рисунке 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из рисунка 2.1 достижение поставленной цели предусматривается на основе решения следующих задач

- снижение  лесных пожаров 

- снижение  вырубки леса

-  снижения  ущерба поражения и гибели  лесов 

На основе дерева целей можно выделить целевые показатели :

- Улучшения  контроля над соблюдением правил  пожарной безопасности в лесах

- мобилизация  экономического  и научного потенциала  на охрану леса

- экономичное  распределение лесной промышленности

- доля новых, хороших очистных сооружений, предотвращающих  выброс вредных примесей в  атмосферу

- доля препаратов  применяемых для повышения жизнестойкости  деревьев.

Таким образом, выявлено основные задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели. Построены декомпозиции с целью выявления негативных воздействий на лесные ресурсы.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Моделирование на орграфе с помощью импульсного процесса.

 Ориентированные графы, или орграфы удобно использовать в качестве моделей взаимодействия различных компонентов, составляющих сложную систему. Орграфы могут  отображать механизм такого взаимодействия и, кроме того, производить оценочные расчеты.

Контуры, усиливающие отклонения показателей, называются контурами положительной обратной связи. Контуры, противодействующие отклонению, называются контурами отрицательной обратной связи.

Контур усиливает отклонение тогда, и только тогда, когда он содержит четное число отрицательных дуг. Контур противодействует отклонению тогда и только тогда, когда он содержит нечетное число отрицательных дуг.

Для проведения моделирования изменения показателей, включенных в разработанный знаковый или взвешенный орграф следует принять то или иное правило изменения значений показателей в вершинах орграфа.

Моделирование изменения показателей производится по шагам S = 1, 2,... Начальные значения показателей в вершинах орграфа принимаются равными Vi(0), i ÎG. Необходимо определить последовательность значений показателей i: Vi(S), S = 1, 2,... и изучить тенденции изменения каждого из рассматриваемых показателей. В имеющемся знаковом или взвешенном орграфе каждая дуга (i,j) Î G имеет коэффициент аij, причем если это знаковый орграф, то этот коэффициент аij равен +1 или -1, а если это взвешенный орграф, то данный коэффициент принимает определенное числовое значение со своим знаком. Для любого шага моделирования значение показателя в вершине i можно определить по формуле:

 

,    

где – импульс, =

На практике возможны различные варианты реализации приведенной выше формулы расчета значений показателей на базе импульсов. На результаты моделирования оказывает существенное влияние вектор начальных импульсов. В зависимости от того, какие показатели будут иметь начальные импульсы во многом зависят и результаты моделирования. Те показатели, которым изначально будут заданы импульсы назовем активизирующими.

Чаще всего используется следующая формула реализации импульсного процесса:

,

смысл которой – это изменение показателя i при изменении показателя j на единицу. Изменения показателя накапливаются.

В качестве показателей выберем следующие

1.Лесные  ресурсы

2.Вырубка

3.Лесные  пожары

4.Хозяйственная  деятельность человека (производство  мебели)

5.Посадка

6.Программа  предприятий по снижению негативного  воздействия на лесные ресурсы (охрана лесных экосистем)

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.2 Орграф описывающий связи между показателями

- 0,7

 +0,5

-0,6 +0,5 - 0,5 +0,6

                  -0,5 

 -0,4  

+0,7 +0,8

 

  -0,6

 +0,5

 

Рисунок 2.2  – Орграф, описывающий связи между показателями, характеризующими проблему снижения негативного воздействия на лесные ресурсы.

Расчет значений показателей произведем с помощью программы Microsoft

Excel.Предлагаемые значения коэффициентов представлены в таблице 2

 

 

 

 

Таблица 2 – Значения весовых коэффициентов

А а12	а13	а14	1а21	Аа24	Аа31	Аа31	Аа41	Аа51	аа61	а62
+0,5	-0,6	-0,5	-0,7	+0,6	-0,6	-0,4	+0,5	+0,7	+0,8	-0,5