Пожарный режим – это характер, частота и интенсивность лесных и лесных пожаров , которые преобладают на территории в течение длительных периодов времени. [1] Это неотъемлемая часть пожарной экологии и возобновления некоторых типов экосистем . Пожарный режим описывает пространственные и временные закономерности и экосистемное воздействие пожара на ландшафт и обеспечивает комплексный подход к определению воздействия пожара на уровне экосистемы или ландшафта. [2] Если пожары происходят слишком часто, растения могут погибнуть до того, как они созреют или до того, как они заложат достаточно семян для обеспечения восстановления популяции. Если пожары случаются слишком редко, растения могут созреть, увядать и умереть, так и не выпустив своих семян.
Режимы пожаров могут меняться в зависимости от пространственных и временных изменений топографии, климата и топлива. Понимание исторического режима пожаров важно для понимания и прогнозирования будущих изменений режима пожаров, а также взаимодействия между пожаром и климатом. [2]
Режимы пожаров характеризуются множеством факторов, включая состав растительности, структуру топлива, климатические и погодные условия, а также топографию . Поскольку режимы пожаров сильно зависят от ландшафта и экосистемы, в которых они возникают, стандартной классификации режимов пожаров не существует. Однако характеристики, подобные описанным ниже, обычно используются для характеристики пожарных режимов в широком масштабе. [2] Другие факторы, такие как последовательные стадии после нарушения и типы предыдущего управления ландшафтом, также могут использоваться для описания характеристик пожарного режима. Климат напрямую влияет на частоту, размер и силу пожаров, а также на структуру и состав растительности. На режим пожара также влияют топография, экспозиция склонов, управление ландшафтом и возгорание (которое может быть вызвано деятельностью человека или молнией). [4] Животные являются еще одним агентом, способным влиять на режим пожара и изменять его путем изменения факторов контроля пожаров, таких как количество, структура или состояние топлива. [5]
Хотя характеристики пожарных режимов могут варьироваться в зависимости от региональных различий, как минимум, пожарные режимы характеризуются на основе оценки воздействия на растительность ( тяжесть ), а также того, когда и как часто возникают пожары в данном ландшафте (выраженные как интервал пожаров и пожароопасность). вращение ). Серьезность пожара — это воздействие пожара на экосистему , которое может включать степень вегетативной смертности, глубину ожога или другие факторы, которые могут зависеть от конкретного места. Интервал пожаров представляет собой количество лет между пожарами и сильно зависит от пространственных масштабов. Ротация пожаров — это мера количества пожаров в ландшафте (количество времени, необходимое для выгорания площади, равной площади исследования). Статистику ротации пожаров лучше всего использовать для больших территорий, на которых были нанесены на карту исторические события пожаров. [6]
Другие классификации пожарных режимов могут включать тип пожара (например, низовые пожары, поверхностные пожары и верховые пожары), размер пожара, интенсивность пожара, сезонность и степень изменчивости внутри пожарных режимов. При низовых пожарах тлеющее горение сжигает органические вещества в почве. При поверхностных пожарах сжигаются опавшие листья, опавшие ветки и наземные растения. Корневые пожары прожигают верхний слой листвы деревьев. [7] Интенсивность линии огня — это энергия, выделяемая на единицу измерения в единицу времени, и обычно она описывает пламенное горение. [4] Сезонность — это период времени в течение года, в течение которого топливо конкретной экосистемы может воспламениться. [8]
Режимы пожаров могут характеризоваться широким разнообразием пространственных и временных масштабов, которые могут варьироваться от узкоспециализированных до региональных масштабов и от нескольких лет до тысяч лет. Понимание изменчивости режима пожаров в этих масштабах имеет решающее значение для понимания режимов пожаров и достижения целей сохранения или управления. [9] Следует проводить различие между «историей пожаров» и «историческими режимами пожаров». История пожаров — это более общий термин, который измеряет частоту пожаров на территории. В зависимости от наличия данных не всегда возможно описать тип или серьезность прошлых пожаров. Исторические пожарные режимы описывают характеристики пожаров в ландшафте, а также взаимосвязь и взаимодействие между структурой и процессами экосистемы. [2]
Недавнюю историю пожаров можно записать на картах и атласах пожаров, часто с использованием дистанционного зондирования . Канадская национальная база данных пожаров представляет собой запись крупных пожаров с 1980 года и является первой общенациональной базой данных такого рода. Он включает точечные местоположения всех пожаров площадью более 200 га за 1959–1999 гг. В Соединенных Штатах существует проект мониторинга тенденций в степени тяжести ожогов (MTBS), в котором используются спутниковые данные для картирования пожаров, начиная с 1984 года. MTBS отображает интенсивность пожара на сгоревших территориях и обеспечивает стандарт периметра и силы пожара для всех пожаров в США. Приложения для подобных проектов используются при моделировании взаимодействия между пожарным климатом и растительностью. [10]
Классификация инструментов планирования управления ландшафтными пожарами и ресурсами (LANDFIRE) является еще одним примером системы картирования и моделирования, используемой в США, которая собирает и анализирует растительные, пожарные и топливные характеристики пожарных режимов в различных ландшафтах. LANDFIRE уникален тем, что он использует как исторические, так и нынешние режимы пожаров для анализа различий между прошлыми и настоящими характеристиками. Он описывает режимы пожаров на основе их частоты и тяжести пожаров, что помогает обнаруживать изменения режимов пожаров с течением времени, что полезно при оценке климатических последствий пожаров в региональном и ландшафтном масштабах. [11]
Понимание исторических режимов пожаров может быть затруднено, поскольку данные об истории пожаров не всегда надежны и доступны. Прошлые пожары можно идентифицировать с помощью анализа огненных рубцов на деревьях, возрастного распределения насаждений, проб древесного угля или изменений растительности, наблюдаемых в течение длительных периодов времени. Изучение прошлых пожаров и исторических режимов пожаров дает возможность изучить тенденции в растительности и взаимодействии пожаров и климата в течение длительного периода времени. Изменчивость и взаимодействие пожаров, климата и растительности в режимах пожаров можно изучать более подробно и в течение гораздо более длительных периодов времени (тысячи лет), а не просто десятилетий, как это обеспечивается путем изучения исторических данных о пожарах. Исследования с использованием этих исторических методов старения пожаров обнаружили сильную корреляцию между прошлым климатом, частотой и масштабами пожаров. [12]
Хотя данные об истории пожаров полезны для понимания прошлых пожарных режимов, изменения в управлении пожарами, климате и растительности не позволяют сохранять те же пожарные режимы в будущем. Модели, изучающие прошлые взаимоотношения пожаров и климата, являются лучшими предсказателями будущих изменений режима пожаров. [12]
Биота , которая способна выжить и адаптироваться к своим особым режимам пожаров, может получить значительные преимущества: способность вырастать сильнее, большую защиту от пожаров и болезней или новое пространство для роста на ранее оккупированных местах. [1] По мере изменения режима пожаров могут начать страдать виды. [1] [13] Сокращение интервалов пожаров отрицательно влияет на способность погибших от пожаров видов восстанавливаться до уровня, существовавшего до нарушения, что приводит к увеличению времени восстановления. Некоторые виды, например, сеялки , лучше выдерживают изменение режима пожара, чем облигатные сеялки. Однако многие виды, погибшие в результате пожара, могут оказаться неспособными восстановиться, если со временем будут сохраняться сокращенные интервалы между пожарами. [13] Увеличенные интервалы между пожарами отрицательно повлияют на адаптированные к огню виды , размножение некоторых из которых зависит от огня. В адаптированных к пожарам растительных сообществах с замещающими верховыми пожарами пополнение происходит в первый год после пожара. [ нужна цитата ]
Изменение климата повлияло на режимы пожаров во всем мире: модели прогнозируют более высокую частоту пожаров и снижение роста растений в результате более теплого и сухого климата. Прогнозируется, что это повлияет на неустойчивые к пожару древесные виды, в частности, за счет сокращения пополнения, роста и выживания растений, что сокращает интервалы пожаров в этих ландшафтах, вызывая истребление или исчезновение растений. Недавняя модель, определяющая последствия изменения климата и измененных режимов пожаров и растительных сообществ, предсказывает, что вымирание древесных растений будет увеличиваться, что приведет к изменениям в структуре экосистемы, ее составе и хранении углерода. Прогнозируется, что взаимодействие пожаров и климата в результате изменения климата приведет к замедлению восстановления популяций растений, зависящих исключительно от производства семян для повторного заселения. По мере того как климат становится более теплым и сухим, пополнение саженцев может стать плохим или вообще отсутствовать. Этот сдвиг в пополнении семян после пожара означает, что уменьшение количества осадков приводит к увеличению засушливых или засушливых лет, что приводит к снижению вероятности пополнения семян. Это снижение поступления семян также усугубляется увеличением силы пожаров. [15]
По прогнозам, потепление климата приведет к увеличению активности пожаров и удлинению пожароопасных сезонов во всем мире. По прогнозам, ежегодное количество дней с экстремальными погодными пожарами будет увеличиваться, поскольку повышение температуры, снижение относительной влажности, увеличение скорости ветра и увеличение нагрузки на сухое топливо приводят к повышению интенсивности и серьезности пожаров. Эти изменения сократят интервалы пожаров, что сократит время, необходимое растениям для накопления семян, и потенциально позволит выбрать более легковоспламеняющиеся виды. [16] Результат этих сдвигов интервалов пожаров изучался во всем мире. Исследование, проведенное на юго-востоке Австралии, показало, что массовые потери рябины в результате продолжительных сезонов лесных пожаров сожгли 87% ареала вида. Последующие повторные сжигания незрелой рябины привели к полной невозможности возобновления и превращению лесного покрова в кустарники и луга. [17] Эти закономерности также наблюдались в средиземноморских лесах чапаральских регионов западной части Северной Америки. Эти климатические изменения в сочетании с увеличением частоты пожаров и более короткими интервалами пожаров заставляют растительные сообщества менять темпы роста, воспроизводства и снижать темпы пополнения после нарушений. [15]
Лесные пожары особенно важны в Австралии , где большая часть растительности развивалась под воздействием регулярных пожаров, вызванных практикой аборигенов разводить огненные палочки . В результате компоненты растительности адаптируются к конкретному режиму пожара и зависят от него. Нарушение этого пожарного режима может повлиять на их выживание. Примером видов, зависящих от пожарного режима, является вид Banksia , который одновременно чувствителен к огню и обладает серотиновым действием . У видов Banksia пожар также вызывает выброс семян, обеспечивая восстановление популяции. В идеальном режиме пожара растению необходимо иметь достаточно времени, чтобы созреть и создать достаточно большой банк семян, прежде чем следующий пожар убьет его и вызовет высвобождение семян. [ нужна цитата ]
Экорегион калифорнийского чапараля и лесных массивов , охватывающий большую часть штата США , зависит от периодических природных лесных пожаров для оптимального здоровья и обновления. [3] Исследование показало, что расширение границ между деревней и городом и практика тушения лесных пожаров в прошлом веке привели к повышению уязвимости к менее частым и более серьезным лесным пожарам. В исследовании утверждается, что тушение пожаров увеличивает количество топлива в хвойных лесах. [4] В результате анализа базы данных истории пожаров штата Калифорния за 1910–1999 годы было фактически обнаружено, что частота пожаров и площадь горящих территорий не уменьшились, более того, размер пожаров не увеличился. [18] По данным исследования, проведенного Геологической службой США , тушение пожаров чапаралем, в отличие от тушения пожаров в хвойных лесах, не повлияло на естественный режим пожара.
Одним из примеров инвазивного вида , изменившего режим пожаров на западе Северной Америки, является Bromus tectorum . [19] Исторические интервалы повторения пожаров в полыни на равнине Снейк-Ривер составляли 60–110 лет, но в настоящее время, из-за присутствия обманки, она горит каждые 5 лет. [19] Читграсс является постоянным источником топлива, что изменяет топливные характеристики экосистемы. Частые пожары делают невозможным полное восстановление местной растительности. [19]
Другой пример инвазивных видов, влияющих на режим пожаров, можно найти в распространении бразильского перцового дерева ( Schinus terebinthifolia ) на местные растительные сообщества. Родом из Бразилии, Аргентины и Парагвая, растение было завезено как декоративный вид и теперь прижилось далеко за пределами своего естественного ареала. Популяции существуют в Австралии, Южной Африке, Средиземноморье, Южной Азии и на юго-востоке США. Бразильский перец часто встречается в нарушенных почвах и субстратах и часто вытесняет местные растительные сообщества, создавая условия, подобные монокультуре . Южная Флорида вблизи национального парка Эверглейдс особенно пострадала от его распространения: в некоторых исследованиях сообщалось только о 7 видах на (6) участках площадью 100 м 2 . По мере того, как бразильский перец проникает на территорию, он создает подпологый слой, который часто вытесняет травы и почвопокровные виды. Это приводит к изменению растительного покрова и плотности ландшафта, что приводит к изменению пожарного режима. [21]
Бразильский перец адаптирован к пожару и дает быстро растущие ростки после пожара, хотя размер растения и плотность насаждения важны для определения реакции после пожара, поскольку более молодые растения имеют более высокий уровень смертности. [21] Частота пожаров играет определенную роль в распространении бразильского перца: в районах частых пожаров наблюдается более низкая распространенность растения, в отличие от участков, где горят нерегулярно. Недавняя модель показала, что 4-летний интервал повторного пожара уничтожит первоначальную популяцию из 100 самок перца в течение 25 лет. [22] В районах, где встречается бразильский перец, режимы пожаров сильно изменились из-за исключения пожаров и населенных пунктов. Исторически в этих районах часто возникали пожары небольшой силы. Бразильский перец может создавать затененный влажный подлесок и уменьшать количество мелкого топлива в районах, где исторически часто возникали пожары, что, следовательно, увеличивает интервал повторного возгорания, что отрицательно влияет на адаптированное к пожару растительное сообщество. [21]
