Feuer

wilder Fenchel, Foeniculum vulgare mit getrocketem Stengel der Pflanze und Brandspuren
Foto: Rainer Schwarz

deutlicht sichtbar der Rauch mit den Schadstoffen bei einem kleinem Feuer
Foto: Rainer Schwarz

Eine Luftverschmutzung entsteht bei jedem Brand, wie hier bei dem kleinen Gartenfeuer mit viel Rauch, aus ca. 600 Meter Höhe gesehen. Der Brandgeruch ist weit wahrzunehmen.
Jede Flamme produziert Brandfolgeprodukte.
Foto: Michael Wöstheinrich und Rainer Schwarz

die Umweltbeeinträchtigung wird durch den Rauch sehr deutlich
Foto: St. Oldiges

ein Feuer einer großen Schilffläche (Flächenbrand) am Neusiedler See
Foto: Feuerwehr Illmitz

Brand eines Feldes
Foto: Rainer Schwarz

bei jedem Feuer, bzw. Brand entstehen Brandfolgeprodukte wie z. Rauch und Kohlenmonoxid. Das Verbrennungsdreieck ist bekannt, die Erweiterung ist die Kohlenmonoxidraute
Erstellt: Rainer Schwarz

im August 2018 kam es zu einem ausgedehnten Waldbrand Nähe Berlin.
Bei der Brandbekämpfung half auch die Polizei.
Die Brandursache ist unbekannt.
Foto: Polizei Berlin

Feuer ist ein oft unterschätzter abiotischer Umweltfaktor.

Prometheus entzündet einen Pflanzenstängel (wilder Fenchel, Foeniculum vulgare) am Sonnenwagen des Helios und bringt damit das Feuer zu den Menschen.
Als Feuerbringer und Lehrmeister ist Prometheus der Urheber der menschlichen Zivilisation.
In der Antike brannte man die trockenen Stangen des wilden Fenchel an, um das Feuer weiter zu bringen. Die Stange hatte keine offene Flamme, sie glimmte nur.

Im regenreichen Winter und Frühjahr wachsen in südlichen Länder die fast mannshohe Gräser, wie wilder Fenchel oder Disteln, die spätestens ab Mai zu trockenem Gestrüpp werden. Damit werden die Gräser ein perfekter Nährboden für jede Art eines Brandes.
Eine aus dem Auto geworfene Zigarette oder eine andere Brandursache.

Bei jedem Feuer, bzw. Brand entsehen Brandfolgeprodukte, damit auch immer ein Umweltschaden.

Häufig werden Brände nur in der Natur als ökologische Katastrophe gesehen.
Dies trifft jedoch nur auf durch den Menschen bereits veränderte Naturlandschaften zu. So sind künstlich angelegte Waldmonokulturen oft instabil gegen Faktoren wie Schädlingsbefall oder Brände.
In natürlichen Ökosystemen haben im Laufe der Evolution viele Lebewesen Anpassungen an regelmäßig wiederkehrende Feuer erworben.

Sieht man von durch Menschen absichtlich oder unabsichtlich ausgelösten Waldbränden wie z.B. großflächigen Brandrodungen ab, so werden in der Natur Brände meist durch Blitzschlag und seltener durch Selbstentzündung verursacht.
Voraussetzung für natürliche Brände sind länger anhaltende Trockenperioden.
Ökosysteme, in denen Feuer ein typisch auftretender Umweltfaktor sind, sind Tundra und Taiga, Savanne und Steppe, die Hartlaubwälder im Mittelmeerraum, die Kiefernwälder Floridas oder die Eucalyptuswälder Australiens.

Brandschutz ist auch immer Umweltschutz!

Chemisch-physikalischer Hintergrund

Chemisch gesehen ist Feuer eine Oxidationsreaktion mit Flammenerscheinung.
Dies ist eine exotherme Reaktion, das heißt, dass mit Feuererscheinung verlaufende Reaktionen mehr Energie in Form von Wärme an die Umgebung abgeben als zum Aktivierungsenergie Entzünden benötigt wird. Feuer ist heiß, weil die Umwandlung der relativ schwachen Doppelbindung im Sauerstoffmolekül, in die stärkeren Bindungen in den Verbrennungsprodukten (Kohlenstoffdioxid und Wasser) Energie freisetzt (418 kJ; die Bindungsenergien im Brennstoff spielen nur eine untergeordnete Rolle.

Zur Entfachung bzw. Aufrechterhaltung eines Feuers werden allgemein ein brennbarer Stoff, ein Oxidationsmittel und Zündenergie (Flamme, mechanische Funken, Elektrizität u.a.) benötigt. Dieser Zusammenhang kann in einem Verbrennungsdreieck anschaulich dargestellt werden. Mangelt es an einer der drei Komponenten, kann kein Feuer entstehen. Dies kann man sich zur Brandbekämpfung zunutze machen.

Bei der Verbrennung von organischen Materialien werden beispielsweise Kohlenwasserstoffe mit dem Oxidationsmittel Sauerstoff aus der Luft bei einer vollständigen Verbrennung zu Kohlenstoffdioxid und Wasser umgesetzt. Auch partielle Verbrennungen sind möglich, wobei Kohlenstoffmonoxid und andere, nur teilweise oxidierte Stoffe entstehen und nicht oxidierte Stoffe wie Ruß zurückbleiben können. Das Oxidationsmittel kann jedoch in manchen Fällen auch bereits dem Brennstoff beigemischt sein, beispielsweise in Form von Kaliumnitrat, Salpeter.

Da die entstehenden Verbrennungsgase aufgrund ihrer hohen Temperatur eine geringere Dichte haben als die umgebende Luft, steigen sie bei einer frei brennenden Flamme durch natürliche Konvektion nach oben (Kamineffekt). Der entstehende Unterdruck saugt von unten und von der Seite Frischluft an. Der darin enthaltene Sauerstoff erhält die weitere Verbrennung aufrecht. Bei extrem großen Feuern kann der so entstehende Luftzug Orkanstärke erreichen; man spricht dann von einem Feuersturm.

Da in der Schwerelosigkeit die Dichteunterschiede keine Konvektion verursachen, ist die Zufuhr von neuem Sauerstoff gestört und nur durch Diffusion möglich, weshalb sich beispielsweise bei einer in einem Raumschiff brennenden Kerze nur eine relativ schwache und annähernd kugelförmige Flamme ausbildet.

Ist die natürliche Konvektion für den gewünschten Zweck nicht ausreichend, können bei technischen Anwendungen sowohl die Luftzufuhr als auch die Abfuhr der Verbrennungsgase auch künstlich erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von Ventilator|Gebläsen (siehe auch Saugzug).

Das Licht des Feuers ist eine physikalische Erscheinung. Elektronen der erhitzten Teilchen erlangen kurzzeitig ein höheres Energieniveau und fallen nach kurzer Zeit unter Abgabe (Spontane Emission|spontaner Emission) von Energie in Form eines Lichtquants (Photons) auf ihre ursprünglichen Energieniveaus zurück. Nicht jede solche Emission ist für das menschliche Auge sichtbar, es entsteht auch Infrarotstrahlung, infrarote Strahlung (siehe Flammenfärbung).

Mit den chemischen und physikalischen Vorgängen in einem Feuer befasst sich die Verbrennungslehre.

Typen von natürlichen Bränden

• ;Baumkronenbrände

Diese zerstören häufig die gesamte Vegetation und fast alle tierischen Lebewesen. Oft muss ausgehend von Pioniergesellschaften erst die gesamte Sukzession nochmals durchlaufen werden, bis sich die Ausgangslebensgemeinschaft annähernd wiederhergestellt hat.

Solche Brände bewirken allerdings eine notwendige regelmäßige Verjüngung von Beständen und verhindern ein Aussterben von Lebewesen, die in instabilen Sukzessionsgesellschaften vorkommen.

• ;Flächenbrand

Diese haben eine selektive Wirkung auf Lebewesen. Manche Lebewesen werden durch die Brände limitiert, andere gefördert.

Flächenbrände fördern die Remineralisierung organischer Reststoffe.

Stickstoffbindende Leguminosen z.B. gedeihen nach Bränden besonders gut.

• ;Waldbrand

Diese zerstören häufig die gesamte Vegetation und fast alle tierischen Lebewesen. Kann z. B. durch einen Blitzschlag entstehen.

Entfachen eines Feuers

Soll ein Feuer Anzünden|entfacht werden, muss neben dem Vorhandensein von Brennstoff und Sauerstoff dafür gesorgt werden, dass genügend Sauerstoff an den Brennstoff gelangt und die Verbrennungsprodukte abziehen können (Kamin­wirkung). Für das Entfachen ist eine Initialzündung notwendig, um die Zündtemperatur zu erreichen, wofür vorindustrielle Völker verschiedene Methoden kannten:

Reibung

Das technisch anspruchsloseste Verfahren zum Entfachen eines Feuer basiert auf dem Erzeugen von Hitze durch Reibung. Die einfachste Form besteht darin, zwei Stöcke aneinander zu reiben. Weitere Entwicklungen sind das Feuerpflügen, Feuersägen und Feuerbohren. Dabei wird glühender Holzstaub erzeugt, der anschließend auf ein Zundernest geschüttet werden kann, um eine Flamme zu entfachen.

Funkenschlag

Um Funke (Verbrennung) zu erzeugen, wird ein Funkenschläger wie Feuerstein gegen einen Funkenspender wie Pyrit, Markasit oder Feuerstahl geschlagen. Der Funke fällt dann auf einen Zunder wie Feuerschwamm (Feuermittel). Ebenso eignet sich der Birkenporling. Andere Pilze, wie Kellertuch, Netzstieliger Hexenröhrling und Boviste (Lycoperdon bovista), müssen zuvor „nitriert“, das heißt in Nitrate|Salpeterlösung getränkt werden. Nitrierte Rohrkolbenwatte ist ebenfalls als leicht entzündliches Material geläufig. Ein Set aus Funkenschläger, Funkenspender und Zunder nennt man Schlagfeuerzeug.

Luftkompression

Dieses Verfahren wird in Hinterindien mit der Feuerpumpe angewandt.

Lichtbündelung

Mit Hilfe eines Brennglases (Lupe) oder eines Hohlspiegels kann Sonnenlicht auf einen Punkt fokussiert werden, sodass an dieser Stelle die Zündtemperatur von z. B. Holz oder Papier erreicht wird.

Geübte Menschen können ein Feuer mit solchen Methoden in etwa einer Minute entfachen; siehe dazu auch Survival. Heutzutage werden Feuer meist mit dem Feuerzeug oder mit Streichholz entfacht. Gegebenenfalls wird ein Fidibus verwendet, um unzugängliche Stellen zu entzünden.

Anpassungen von Organismen an Feuer

Vor allem größere, unbewegliche Pflanzen haben Anpassungen an regelmäßige Brände entwickelt.

• die australischen Grasbäume haben nicht nur Anpassungen zum Überstehen von Bränden entwickelt, sondern benötigen diese sogar zum Wachstum, da diese die weniger feuerresistente Konkurrenz limitieren und die Remineralisierung von Nährstoffen fördern.

• die im Südosten der USA beheimatete Sumpfkiefer Pinus palustris ist gegen Feuer resistenter als jede andere dort wachsende Baumart. Ihre Endknospen sind durch feuerresistente lange Nadeln geschützt. Ohne die Brände würden die Kiefern von den dann vermehrt wachsenden nicht brandresistenten Pflanzen erstickt.

• zahlreiche Zypressen geben ihre Samen erst dann aus den fest geschlossenen Zapfen frei, wenn die Elternpflanze durch Feuer getötet wird. Die Sämlinge haben dann ideale Wuchsbedingungen.

• Für die meisten Tiere sind die Auswirkungen von Bränden indirekter Natur, da sie diesen meist durch Mobilität entkommen können. Eine Ausnahme stellt der Prachtkäfer dar, da er mittels spezieller Infrarotsensoren gezielt nach einem Brand besonders warmes Holz zur Eiablage ansteuert.

Klimaveränderungen

Feuer verändern das Ökosystem auch in klimatischer Hinsicht:

• Verändertes Mikroklima durch Vernichtung des Bewuchses (Erhöhung der Sonneneinstrahlung und der Lichtabsorption am Boden, stärkere Luftbewegung am Boden, Reduzierung des Wasserhaltevermögens).

• durch großräumige Feuer Beeinflussung des lokalen oder regionalen Klimas (Reduzierung der Sonneneinstrahlung durch Rauchwolken, Veränderungen des Wasserkreislaufs wie z.B. Überschwemmungen in flussabwärts gelegenen Gebieten durch fehlendes Wasserrückhaltevermögen.

• globale Klimaänderungen: Häufung von Großfeuern setzt Kohlendioxid und Feinstaub in großer Menge frei und trägt damit zur Erwärmung der Atmosphäre bei.

Einsatz von Feuer im Naturschutz

Die Erkenntnisse über den Umweltfaktor Feuer haben dazu geführt, dass im Naturschutz Feuer gezielt gelegt und kontrolliert werden, um die natürliche Vegetation zu erhalten. So werden in England Heide (Landschaft)|Heidemoore abgebrannt, um den Bestand an Moorschneehuhn|Moorhühnern zu erhöhen, da diese sich von den Knospen der nach Bränden nachwachsenden Heidekraut|Heide ernähren. Der Freiburger Feuerökologe Johann Georg Goldammer praktiziert und wirbt weltweit für diese Methode der Umweltpflege, oft gegen den Widerstand von Naturschützern und Feuerwehrleuten. Kontrollierte Brände, die nicht die Kronen der Wälder erreichen sind aber von großem Nutzen für die Erneuerung der Pflanzenwelt. Sie führen neues Licht und Dünger den unteren Bereichen des Waldes zu und sorgen für eine regelmäßige Beseitigung des Totholzes. Kleintiere überstehen diese Prozedur oft gut, da sie sich in angrenzende Bereiche verziehen. Wälder, die hingegen lange Zeit keinem Brand ausgesetzt waren, bilden zu viel Totholz aus und trocknen derart durch, dass das schädliche Waldbrandrisiko sehr hoch liegt. Diese völlig neue Erkenntnis im Naturschutz erfordert ein Umdenken vom im 19. Jahrhundert vor allem in Deutschland entwickelten Vorstellung von der ungestörten Waldesruh, die außer durch die Romantiker, in der Wissenschaft vor allem durch die Arbeiten Sir Dietrich Brandis, der in der britischen Kolonialverwaltung vor 150 Jahren predigte "Feuer ist der Feind des Waldes."

Nutzfeuer

Nutzfeuer sind im Gegensatz zu Schadfeuer das beabsichtigte und kontrollierte Feuer, das zum Erwärmen oder Verbrennen von Gegenständen oder anderem gedacht ist, zum Beispiel das Kamin­feuer, Lagerfeuer, Grillen und Schwedenfeuer.

Der Mensch hat schon sehr lange gelernt, das Feuer zu beherrschen und nutzt es bis heute, zum Teil indirekt in Form des elektrischen Stroms. Aber auch in damit betriebenen Anlagen wird der Begriff Feuer verwendet, z. B. in Befeuerung und Leuchtfeuer. In der Technik bezeichnet man eine technische Vorrichtung, die mit Hilfe von Feuer Wärme erzeugen soll, als Feuerung. Bei flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen kommt meist ein Brenner (Gerät) zum Einsatz.

Schadfeuer

Das Schadfeuer, auch Brand genannt, ist ein zerstörerisches, meist unbeabsichtigtes Feuer. Es verbrennt ungewollt Gegenstände und ist erst kontrollierbar, nachdem es eingedämmt wurde. Brandbekämpfung von Schadfeuern ist die originäre Aufgabe der Feuerwehren.

Versicherungen definieren den Begriff Brand üblicherweise als Feuer, welches ohne einen bestimmungsgemäßen Herd entstanden ist oder diesen verlassen hat und sich selbständig auszubreiten vermag. Bestimmungsgemäßer Herd kann hier jedes Objekt sein, welches dafür bestimmt ist, Hitze (Backofen, Bügeleisen) oder Feuer zu erzeugen. Absichtliche Schadfeuer können durch Pyromanie entstehen.

Mit Hilfe von Brandwaffen (nicht zu verwechseln mit Feuerwaffen) kann Feuer im Kampf auch zur gezielten Schädigung eines Gegners genutzt werden.

• Löschwasser

Aber nicht nur das Feuer gefährdet die Umwelt (Luft, Boden und Gewässer).
Auch das eingesetzte Löschwasser, meißt mit Zusätzen versehen, kann in Bäche oder Teiche gelangen und so großen Schaden (Gewässerverunreinigung) anrichten.

siehe auch:

• Asche
• Flamme
• Emission (Umwelt)
• Rostbildung durch Einsatz von Löschwasser
• Rauch
• Ruß
• Umweltschaden
• Umweltschutz
• Brand in der Lüneburger Heide
• Grasland-Feuerindex

• Aktuelle Wetter- und Warnlage
• Waldbrand
• siehe WBI Waldbrandgefahrenindex
• Verbrennen von Gartenabfällen
• Feuer (Umweltfaktor)

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