Влияние дыма лесных пожаров на снижение биоразнообразия и функциональное состояние живых организмов (обзор литературы)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Актуальность данной работы обусловлена растущей экологической проблемой, связанной с масштабными лесными пожарами и недостаточной изученностью выживания, адаптации и размножения животных после продолжительного воздействия вредных компонентов дыма.

Цель обзора — сбор и анализ информации о загрязнённости окружающей среды вследствие задымления от лесных пожаров и их воздействие на животных, находящихся в зоне задымления.

Материал и методы. Материалом для анализа послужили источники литературы, опубликованные за период до 2022 г. в изданиях, индексируемых в базах научных данных Scopus, Web of Science, Publons, Springer, PubMed, включающих работы отечественных и зарубежных учёных-исследователей по этой тематике.

Результаты. При возникновении лесных пожаров в окружающую среду выделяется смесь газообразных соединений, содержащая ультрадисперсные твёрдые частицы, угарный газ, озон, полициклические ароматические углеводороды, диоксиды азота и серы, альдегиды, хлорированные диоксины, свободные радикалы и многие другие соединения. При этом существенный ущерб наносится широкому биоразнообразию животного мира, который является крайне важным индикаторным звеном практически любого биоценоза.

Ограничения исследования. Результаты исследования могут быть экстраполированы только на популяции животных, находящихся в зоне задымления от лесных пожаров.

Заключение. Увеличение масштабных задымлений всё больше приводит к риску исчезновения диких животных, испытывающих воздействие высоких концентраций токсичных компонентов дыма. Необходимо постоянное поддержание и восстановление биотического потенциала популяций исчезающих видов животных в лесных экосистемах, а также более глубокое изучение механизмов возникновения опасных для организма животных последствий при воздействии дыма лесных пожаров.

Участие авторов:
Андреева Е.С. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;
Вокина В.А. — сбор и обработка материала, написание текста.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Работа выполнялась по плану НИР в рамках государственного задания.

Поступила в редакцию: 26 июня 2023 / Принята к печати: 19 октября 2023 / Опубликована: 30 октября 2023

Об авторах

Елизавета Сергеевна Андреева

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Автор, ответственный за переписку.
Email: liza.2995@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3709-8676

Младший научный сотрудник ФГБНУ «ВСИМЭИ», 665827, г. Ангарск, Российская Федерация.

e-mail: liza.2995@mail.ru

Россия

Вера Александровна Вокина

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Email: vokina.vera@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8165-8052

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биомоделирования и трансляционной медицины ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, г. Ангарск.

e-mail: vokina.vera@gmail.com

Россия

Список литературы

  1. Balmes J.R. The Changing Nature of Wildfires. Clin. Chest. Med. 2020; 41(4): 771–6. https://doi.org/10.1016/j.ccm.2020.08.006
  2. Yao J., Brauer M., Wei J., McGrail K.M., Johnston F.H., Henderson SB. Sub-Daily Exposure to Fine Particulate Matter and Ambulance Dispatches during Wildfire Seasons: A Case-Crossover Study in British Columbia, Canada. Environ. Health Persp. 2020; 128(6): 067006. https://doi.org/10.1289/EHP5792
  3. Silvestro R., Saulino L., Cavallo C., Allevato E., Pindozzi S., Cervelli E., Conti P., Mazzoleni S., Saracino A. The Footprint of Wildfires on Mediterranean Forest Ecosystem Services in Vesuvius National Park. Fire. 2021; 4(4): 95. https://doi.org/10.3390/fire4040095
  4. Magzamen S., Gan R.W., Liu J., O’Dell K., Ford B., Berg K., et al. Differential cardiopulmonary health impacts of local and long-range transport of wildfire smoke. GeoHealth. 2021; 5(3): e2020GH000330. https://doi.org/10.1029/2020GH000330
  5. Adame J.A., Lope L., Hidalgo P.J., Sorribas M., Gutiérrez-Álvarez .I, Águila A., et al. Study of the exceptional meteorological conditions, trace gases and particulate matter measured during the 2017 forest fire in Doñana Natural Park, Spain. Sci. Total Environ. 2018; 645: 710–20. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.181
  6. Kondo M.C., De Roos A.J., White L.S., Heilman W.E., Mockrin M.H., Gross-Davis C.A., Burstyn I. Meta-Analysis of Heterogeneity in the Effects of Wildfire Smoke Exposure on Respiratory Health in North America. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019; 16(6): 960. https://doi.org/10.3390/ijerph16060960
  7. O’Neill S.M., Diao M., Raffuse S., Al-Hamdan M., Barik M., Jia Y., et al. A multi-analysis approach for estimating regional health impacts from the 2017 Northern California wildfires. J. Air Waste Manag. Assoc. 2021; 71(7): 791–814. https://doi.org/10.1080/10962247.2021.1891994
  8. San-Miguel-Ayanz, Durrant J., Boca T., Maianti R., Liberta P., Artes-Vivancos G., et al. Forest fires in Europe, Middle East and North Africa 2020. Publications office of the European Union, Luxembourg. EUR 30862 EN, 2021. https://doi.org/10.2760/216466
  9. Лупян Е.А., Барталев С.А., Балашов И.В., Егоров В.А., Ершов Д.В., Кобец Д.А., и др. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения). Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017; 14(6): 158–75. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-6-158-175
  10. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2019 году». Иркутск: ООО «Мегапринт»; 2020.
  11. Харук В.И., Пономарев Е.И. Пространственно-временные характеристики частоты и относительной площади лесных пожаров в лиственничных лесах Центральной Сибири. Российский экологический журнал. 2017; 48: 507–12. https://doi.org/10.1134/S1067413617060042
  12. Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем Востоке [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://fires-dv.kosmosnimki.ru (дата обращения: 9.09.2022).
  13. Федеральное агентство лесного хозяйства [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://aviales.ru (дата обращения: 9.09.2022).
  14. Stephens S., Collins B.M., Fettig C.J., Finney M.A., Hoffman C.M., Knapp E.E., et al. Drought, tree mortality, and wildfire in forests adapted to frequent fire. BioScience. 2018; 68(2): 77–88. https://doi.org/10.1093/biosci/bix146
  15. Hood S., Sala A., Heyerdahl E.K., Boutin M. Low-severity fire increases tree defense against bark beetle attacks. Ecology. 2015; 96(7): 1846–55. https://doi.org/10.1890/14-0487.1
  16. Zhao-Hua L., Ling M., Qing-Xi G. Concepts of keystone species and species importance in ecology. Journal of Forest Research. 2001; 12(4): 250–2. https://doi.org/10.1007/BF02856717
  17. Алейников А.А., Тюрин А.В., Симакин Л.В., Ефименко А.С., Лазников А.А. История пожаров в темнохвойных лесах Печоро-Илычского заповедника со второй половины XIX в. по настоящее время. Сибирский лесной журнал. 2015; (6): 31–42.
  18. Keeley J.E., Fotheringham C.J. History and Management of Crown-Fire Ecosystems: A Summary and Response. Conservation Biology. 2001; 15(6): 1561–7.
  19. Цветков П.А. Пирогенные свойства древесных пород. Лесоведение. 2011; (2): 25–31. https://doi.org/10.15372/SJFS20150603
  20. Hovick T.J., McGranahan D.A., Elmore R.D., Weir J.R., Fuhlendorf S.D. Pyric‐carnivory: Raptor use of prescribed fires. Ecol Evol. 2017; (7): 9144–50.
  21. Цветков П.А. О последствиях лесных пожаров в Сибири. Хвойные бореальной зоны. 2013; 31(5–6): 10–4.
  22. Dennekamp M., Abramson M.J. The effects of bushfire smoke on respiratory health. Respirology. 2011; 16(2): 198–209. https://doi.org/10.1111/j.1440-1843.2010.01868.x
  23. Sapkota A., Symons J.M., Kleissl J., Wang L., Parlange M.B., Ondov J., et al. Impact of the 2002 Canadian forest fires on particulate matter air quality in Baltimore city. Environ. Sci. Technol. 2005; 39(1): 24–32. https://doi.org/10.1021/es035311z
  24. Tomshin O., Solovyev V. Features of the Extreme Fire Season of 2021 in Yakutia (Eastern Siberia) and Heavy Air Pollution Caused by Biomass Burning. Remote Sensing. 2022; 14(19): 4980. https://doi.org/10.3390/rs14194980
  25. Wohlsein P., Peters M., Schulze C., Baumgärtner W. Thermal injuries in veterinary forensic pathology. Veterin. Pathol. 2016; 53(5): 1001–17. https://doi.org/10.1177/03009858166433682016
  26. Reid J.S., Koppmann R., Eck T.F., Eleuterio D.P. A review of biomass burning emissions part II: intensive physical properties of biomass burning particles. Atmos. Chem. Phys. 2005; 5(3): 799–825. https://doi.org/10.5194/acp-5-799-2005
  27. Monroe M.C., Watts A.C., Kobziar L.N. Where there’s fire, there’s smoke: air quality & prescribed burning in Florida. Gainesville, FL, USA: IFAS Extension University of Florida, 1999.
  28. Alman B.L., Pfister G., Hao H., Stowell J., Hu X., Liu Y., et al. The association of wildfire smoke with respiratory and cardiovascular emergency department visits in Colorado in 2012: a case crossover study. Environ Health. 2016; 15(64). https://doi.org/10.1186/s12940-016-0146-8
  29. Phuleria H.C., Fine P.M., Zhu Y. Air quality impacts of the October 2003 Southern California wildfires. J. Geophys. Res. 2005; 110(7): 1–11. https://doi.org/10.1029/2004jd004626
  30. Wegesser T.C., Pinkerton K.E., Last J.A. California Wildfires of 2008: Coarse and Fine Particulate Matter Toxicity. Environ Health Perspect. 2009; 117(6): 893–7. https://doi.org/10.1289/ehp.0800166
  31. Zayakhanov A.S., Zhamsueva G.S., Tcydypov V.V., Balzhanov T.S., Dementeva A.L., Khodzher T.V. Investigation of Transport and Transformation of Tropospheric Ozone in Terrestrial Ecosystems of the Coastal Zone of Lake Baikal. Atmosphere. 2019; 10(12): 739. https://doi.org/10.3390/atmos10120739
  32. Khodzher T.V., Zagaynov V.A., Lushnikov A.A., Chausov V.D., Zhamsueva G.S., Zayakhanov A.S., et al. Study of aerosol nano- and submicron particle compositions in the atmosphere of lake Baikal during natural fire events and their interaction with water surface. Water Air Soil Pollut. 2021; 232: 266. https://doi.org/10.1007/s11270-021-05237-6
  33. Заяханов А.С., Жамсуева Г.С., Цыдыпов В.В., Бальжанов Т.С. Влияние динамических процессов на вариации озона и других малых газовых примесей вблизи береговой зоны озера Байкал. Оптика атмосферы и океана. 2015; 28(6): 505–11. https://doi.org/10.15372/AOO20150602
  34. Zhamsueva G., Zayakhanov A., Tcydypov V., Dementeva A., Balzhanov T. Spatial-temporal variability of small gas impurities over lake baikal during the forest fires in the summer of 2019. Atmosphere. 2021; 12(1): 20. https://doi.org/10.3390/atmos12010020
  35. Zhamsueva G., Zayakhanov A., Khodzher T., Tcydypov V., Balzhanov T., Dementeva A. Studies of the Dispersed Composition of Atmospheric Aerosol and Its Relationship with Small Gas Impurities in the Near-Water Layer of Lake Baikal Based on the Results of Ship Measurements in the Summer of 2020. Atmosphere. 2022; 13(1): 139. https://doi.org//10.3390/atmos13010139
  36. Дыржинов Ж.Д., Гынинова А.Б. Почвы сосновых боров Селенгинского дельтового района и их трансформации под влиянием пожаров. Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». 2014; 9: 95–104.
  37. Белых Л.И., Терентьев Е.С. Опасность лесных пожаров для охотничье-промысловых животных на территории Ольхонского района Иркутской области. XXI век. Техносферная безопасность. 2019; 4(3): 268–82. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2019-3-268-282
  38. Белых Л.И., Садовская Е.А. Влияние лесных пожаров на численность популяций охотничьей фауны на территории Иркутской области. XXI век. Техносферная безопасность. 2021; 6(1): 9–28. https://doi.org/0.21285/2500-1582-2021-1-9-28
  39. Lee B.P.Y.-H., Davies Z.G., Struebig M.J. Smoke pollution disrupted biodiversity during the 2015 El Niño fires in Southeast Asia. Environ. Res. Lett. 2017; 12(9): 1–7. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa87ed
  40. Erb W.M., Barrow E.J., Hofner A.N., Utami-Atmoko S.S., Vogel E.R. Wildfire smoke impacts activity and energetics of wild Bornean orangutans. Scientific Reports. 2018; 8: 7606. https://doi.org/10.1038/s41598-018-25847-1
  41. Rappaport D.I., Swain A., Fagan W.F., Dubayah R., Morton D.C. Animal soundscapes reveal key markers of Amazon forest degradation from fire and logging. Ecology. 2022; 119(18): e2102878119. https://doi.org/10.1073/pnas.2102878119
  42. Brown R.E., Brain J.D., Wang N. The avian respiratory system: a unique model for studies of respiratory toxicosis and for monitoring air quality. Environ. Health Perspect. 1997; 105(2): 188–200. https://doi.org/10.1289/ehp.97105188
  43. Matthews J.K., Stawski C., Körtner G., Parker C.A., Geiser F. Torpor and basking after a severe wildfire: mammalian survival strategies in a scorched landscape. J. Comp. Physiol. 2017; 187: 385–93. https://doi.org/10.1007/s00360-016-1039-4
  44. Sanderfoot O.V., Gardner B. Wildfire smoke affects detection of birds in Washington State. Ornithological Applications. 2021; 123(3): 1–14. https://doi.org/10.1093/ornithapp/duab028
  45. Yang D., Yang A., Yang J., Xu R., Qiu H. Unprecedented migratory bird die-off: a citizen-based analysis on the spatiotemporal patterns of mass mortality events in the western United States. Geo Health. 2021; 5(4): e2021GH000395. https://doi.org/10.1029/2021GH000395
  46. Venn-Watson S., Smith C.R., Jensen E.D., Rowles T. Assessing the potential health impacts of the 2003 and 2007 firestorms on bottlenose dolphins Tursiops truncatus in San Diego Bay. Inhalation Toxicology. 2013; 25: 481–91. https://doi.org/10.3109/08958378.2013.804611
  47. Black C., Gerriets J.E., Fontaine J.H., Harper R.W., Kenyon N.J., Tablin F., et al. Early life wildfire smoke exposure is associated with immune dysregulation and lung function decrements in adolescence. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2017; 56(5): 657–66. https://doi.org/10.1165/rcmb.2016-0380OC
  48. Willson B.E., Gee N.A., Willits N.H., Lie L., Zhang Q., Pinkerton K.E., et al. Effects of the 2018 camp fire on birth outcomes in non-human primates: case-control study. Reprod. Toxicol. 2021; 105: 128–35. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2021.08.005
  49. Capitanio J.P., Del Rosso L.A., Gee N., Lasley B.L., Commun N. Adverse biobehavioral effects in infants resulting from pregnant rhesus macaques’ exposure to wildfire smoke. 2022; 13: 1774. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29436-9
  50. Anderson A., Rezamand P., Skibiel A.L. Effects of wildfire smoke exposure on innate immunity, metabolism, and milk production in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science. 2022; 105(8): 7047–60. https://doi.org/10.3168/jds.2022-22135
  51. Sosedova L.M., Vokina V.A., Novikov M.A., Zhurba O.M., Alekseenko A.N., Rukavishnikov V.S., et al. Paternal biomass smoke exposure in rats produces behavioral and cognitive alterations in the offspring. Toxics. 2021; 9(1): 1–11. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1224-1228

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Андреева Е.С., Вокина В.А., 2023


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 81728 от 11 декабря 2013.