CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học - Các loài cây khác nhau có khả năng chống chịu lửa không giống nhau, tùy thuộc vào các đặc điểm sinh vật học của loài. Đám cháy có tốc độ nhanh hay chậm phụ thuộc rất lớn vào khả năng bén lửa của bộ phận lá và vỏ cây, nghiên cứu các chỉ tiêu về khả năng chống chịu của lá, vỏ và việc lượng hóa bằng phương pháp phân thứ hạng các loài cây tạo băng cản lửa phổ biến hiện nay là cơ sở khoa học để các đơn vị kinh doanh, sản xuất lâm nghiệp tiến hành lựa chọn cây có khả năng phòng cháy hiệu quả cao cho rừng trồng. Thực vật có khả năng chịu nhiệt dộ cao nhất định.
Giới hạn nhiệt độ cho hoạt động bình thường của thực vật là vùng nhiệt độ dinh lý. Những cây có khả năng thích nghi với ngưỡng nhiệt độ cao là những cây chịu nhiệt độ cao. Có nhiều kiểu phản ứng tự vệ đặc trưng để thích ứng với điều kiện nhiệt độ cao. Đối với cây hạn sinh chịu nóng thì hình thức phổ biến là tăng cường quá trình thoát hơi nước, kèm theo tăng hút nước để điều hòa nhiệt độ cơ thể.
Với cây mọng nước có độ nhớt nguyên sinh chất rất cao nên khả năng chịu nóng cao. Nhiều nhóm cây chịu nóng nhờ thay đổi cấu trúc nguyên sinh chất, thành phần nguyên sinh chất. Các nhóm cây có hàm lượng các phức hợp nucleoprotein, lipoprotein cao bền vững giúp cho cây chịu được nhiệt độ cao. Đặc biệt ở nhóm cây này khả năng tổng hợp các loại protein sốc nhiệt (HSPs-heat shock proteins) mạnh, hàm lượng HSPs rất cao nên khả năng chịu nhiệt rất cao do các loại protein này có thể chịu được nhiệt độ cao.
Đa số các loài thực vật bắt đầu hư tổn ở nhiệt độ 35ºC do vậy khi gặp nhiệt độ cao sẽ gây sự đông kết protein dẫn đến sự tổn hại nguyên sinh chất. Đa số cây không chịu được nhiệt độ trên 35ºC kéo dài. Trước hết nhiệt độ cao phá hủy cấu trúc của các bào quan của tế bào và các cơ quan của cây. Ty thể, lục lạp đều bị tổn thương nặng ảnh hưởng đến chức năng hô hấp và quang hợp.
Lá cây cháy sém giảm khả năng quang hợp và thoát hơi nước. Khi nhiệt độ cao cả quang hợp và hô hấp đều bị ảnh hưởng. Khi nhiệt độ 11 tăng mạnh cường độ quang hợp giảm nhanh hơn tốc độ hô hấp. Trên ngưỡng nhiệt sinh lý quang hợp không thể bù đủ lượng cơ chất cho hô hấp, do vậy dự trữ gluxit sẽ giảm.
Do vậy sự mất cân bằng giữa hô hấp và quang hợp là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây hại cho cây của nhiệt độ cao. Sự tăng cao hô hấp so với quang hợp ở nhiệt độ cao xảy ra rõ rệt ở cây so với cây hay CAM. Do ở đây hô hấp tối và quang hô hấp đều tăng cùng sự tăng nhiệt độ. Nhiệt độ cao làm giảm tính bền vững của màng và protein.
Khi nhiệt độ cao tính lỏng quá cao làm thay đổi cấu trúc của màng làm cho màng mất các chức năng sinh lý, để ngoại thẩm các ion ra ngoại bào. Nhiệt độ cao kích thích quá trình phân hủy các chất, đặc biệt là protein. Khi protein bị phân hủy mạnh sản phẩm tích tụ nhiều trong tế bào làm gây độc cho tế bào. Nhiệt độ cao cũng làm giảm lượng axit hữu cơ và nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng khác do bị phân hủy.
Đặc biệt là nhiệt độ cao làm cho hô hấp mạnh nhưng sự tích lũy năng lượng vào ATP qua quá trình phophoryl hóa bị hạn chế nên phần lớn nhiệt độ nhiệt thải ra trong hô hấp ở dạng nhiệt làm tăng nhiệt nội bào làn m cho tế bào bị tổn thương và có thể bị chết. Tổng quan về cháy rừng và các yếu tổ ảnh hưởng đến khả năng của cháy rừng 1. Tổng quan về cháy rừng - Khoa học lửa rừng: Là một môn khoa học nghiên cứu những nguyên lý cơ bản về sự phát sinh, phát triển của lửa ở trong rừng và ven rừng, những lý luận và kỹ thuật về phòng cháy, chữa cháy và sử dụng lửa. - Cháy rừng: + Theo Phạm Ngọc Hưng: "Cháy rừng là những đám cháy được phát sinh và lan tràn, tiêu hủy sinh vật trong rừng".O: Cháy rừng là những đám cháy xuất hiện và lan tràn ở trong rừng mà không có sự kiểm soát của con người, gây nên những tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường.
12 - Phòng cháy rừng: Phòng cháy rừng bao gồm mọi hoạt động được tiến hành khi cháy rừng chưa xảy ra, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất khả năng phát sinh của đám cháy hoặc nếu cháy rừng xảy ra cũng hạn chế sự lan tràn và những thiệt hại do đám cháy gây nên. Theo nghĩa rộng, các biện pháp phòng cháy rừng bao gồm những biện pháp: Tổ chức, hành chính, tuyên truyền giáo dục nâng cao nhận thức của nhân dân về phòng cháy, chữa cháy rừng, chuẩn bị đầy đủ lực lượng và phương tiện chữa cháy, dự báo và cảnh báo nguy cơ cháy, các biện pháp nâng cao khả năng chống chịu lửa của rừng, quy hoạch, thiết kế các công trình phòng cháy, tổ chức hệ thống theo dõi và phát hiện lửa rừng. - Chữa cháy rừng: Chữa cháy rừng bao gồm mọi công việc và hành động liên quan tới hoạt động dập lửa, kể từ khi đám cháy được phát hiện đến khi bị dập tắt hoàn toàn. Mục đích của các biện pháp chữa cháy rừng là di chuyển hay tạo sự vắng mặt của ít nhất một trong ba yếu tố cấu thành nên tam giác lửa.
Điều này được thực hiện bằng những cách sau: Di chuyển và tạo sự "Đứt quãng" nguồn vật liệu cháy, tăng độ ẩm vật liệu; Giảm tối thiểu lượng nhiệt do đám cháy sinh ra; Giảm tối thiểu hoặc ngăn cách sự tiếp xúc của oxy với nguồn vật liệu cháy. Khi tiến hành chữa cháy rừng, phải đảm bảo các yêu cầu sau: Thực hiện phương châm "4 tại chỗ" (về lực lượng, phương tiện, chỉ huy và hậu cần); Dập tắt lửa phải kịp thời, triệt để; Hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại về mọi mặt; Đảm bảo an toàn tuyệt đối về người và các phương tiện chữa cháy. - Quản lý lửa rừng: + Theo F.O: Quản lý lửa rừng là mọi hoạt động cần thiết bảo vệ rừng không bị cháy cùng với việc sử dụng lửa nhằm đáp ứng những mục tiêu trong quản lý đất đai. Những hoạt động này bao gồm các nội dung chính: phòng cháy, chữa cháy, sử dụng lửa và phục hồi rừng sau cháy.
+ Theo Schweithelm: “Quản lý lửa về cơ bản là sự kết hợp các nỗ lực để duy trì lửa trong một chế độ cháy mong muốn”. Một chế độ cháy là “Tập hợp các đám cháy tự nhiên hoặc nhân tạo, xảy ra trong một khu vực xác định và 13 trong một khoảng thời gian xác định, có tính đến tần suất cháy, cường độ từng đám cháy, mùa xảy ra cháy, phân bố các đám cháy trên toàn vùng và khoảng thời gian từ vụ cháy trước đấy”. - Sinh thái lửa rừng (Forest fire ecology) là khoa học nghiên cứu các tính chất và quy luật ảnh hưởng của lửa rừng đối với môi trường, sinh vật và cả hệ sinh thái rừng. Sinh thái lửa rừng là cơ sở lý luận quan trọng cho công tác phòng cháy, chữa cháy và sử dụng lửa hiệu quả trong kinh doanh rừng.
- Tổng quan nghiên cứu về quản lý lửa rừng Trên thế giới, nghiên cứu về quản lý lửa rừng đã được tiến hành cách đây trên 100 năm. Điển hình tại các nước có nền kinh tế và Lâm nghiệp phát triển như: Mỹ, Thụy Điển, Autralia, Pháp, Nga, Đức, Trung Quốc …. Những nghiên cứu chủ yếu gồm các lĩnh vực: Bản chất và những nguyên lý cơ bản của cháy rừng, dự báo và cảnh báo cháy rừng, các biện pháp PCCCR, phương tiện chữa cháy rừng, sinh thái lửa rừng và phục hồi sau cháy rừng. - Nghiên cứu về bản chất cháy rừng - Nhiều kết quả nghiên cứu đã khẳng định rằng: Cháy rừng là hiện tượng ôxy hoá các vật liệu hữu cơ do rừng tạo ra ở nhiệt độ cao.
Nó xảy ra khi có mặt đồng thời của ba yếu tố: nguồn lửa, ôxy và vật liệu cháy (VLC). Tuỳ thuộc vào đặc điểm và 6 mối quan hệ của ba yếu tố trên mà cháy rừng có thể được hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi. Vì vậy, về bản chất những biện pháp PCCCR chính là những biện pháp tác động vào ba yếu tố trên theo chiều hướng ngăn chặn và giảm thiểu quá trình cháy. - Dựa vào sự phân bố và lan tràn của lửa trên các tầng vật liệu cháy trong rừng, các nhà khoa học đã phân chia ba loại cháy rừng: (1) Cháy dưới tán cây hay cháy mặt đất rừng, là trường hợp chỉ cháy một phần hay toàn bộ lớp cây bụi, cỏ khô và cành rơi lá rụng trên mặt đất; (2) Cháy tán rừng là trường hợp lửa lan tràn nhanh từ tán cây này sang tán cây khác; (3) Cháy ngầm là trường hợp xảy ra khi lửa lan tràn chậm, âm ỉ dưới mặt đất, trong lớp thảm mục dày hoặc than bùn.
Trong một đám cháy rừng có thể xảy ra một hoặc đồng thời các loại 14 cháy trên. Tuỳ theo loại cháy rừng mà áp dụng những biện pháp phòng và chữa cháy khác nhau. - Nhiều kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển cháy rừng là: Điều kiện khí tượng, loại rừng, vật liệu cháy, địa hình và hoạt động kinh tế xã hội của con người. - Các yếu tố khí tượng, đặc biệt là lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí có ảnh hưởng quyết định đến tốc độ bốc hơi và độ ẩm VLC dưới rừng, qua đó ảnh hưởng đến khả năng bén lửa và lan tràn của đám cháy.
- Loại rừng ảnh hưởng đến tính chất vật lý, hoá học, khối lượng và phân bố của vật liệu cháy, qua đó ảnh hưởng đến loại cháy, khả năng hình thành và tốc độ lan tràn của đám cháy. - Hoạt động kinh tế xã hội của con người như: Canh tác nương rẫy, săn bắn, du lịch v. có ảnh hưởng đến mật độ và phân bố nguồn lửa khởi đầu của các đám cháy. -- Phần lớn các biện pháp PCCCR đều được xây dựng trên cơ sở phân tích đặc điểm của của 4 nhóm yếu tố trên trong hoàn cảnh và điều kiện cụ thể của địa phương.