Экология пожаров — это научная дисциплина, изучающая воздействие пожаров на природные экосистемы . [1] Многие экосистемы, особенно прерии , саванны , чапараль и хвойные леса , развивались с помощью огня как существенного фактора жизнеспособности и обновления среды обитания . [2] Многие виды растений в условиях пожаров используют огонь для прорастания, укоренения или размножения. Подавление лесных пожаров ставит под угрозу не только эти виды, но и животных, которые зависят от них. [3]
Кампании по борьбе с лесными пожарами в Соединенных Штатах исторически формировали общественное мнение, полагая, что лесные пожары вредны для природы. Экологические исследования показали, однако, что огонь является неотъемлемым компонентом в функционировании и биоразнообразии многих естественных мест обитания, и что организмы в этих сообществах приспособились противостоять и даже использовать естественные лесные пожары. В более общем плане огонь теперь рассматривается как «естественное нарушение», подобное наводнению , ураганам и оползням , которое привело к эволюции видов и контролирует характеристики экосистем. [4]
Тушение пожаров в сочетании с другими антропогенными изменениями окружающей среды могло привести к непредвиденным последствиям для природных экосистем. Некоторые крупные лесные пожары в Соединенных Штатах были вызваны годами тушения пожаров и продолжающимся расширением людей в адаптированные к пожарам экосистемы, а также изменением климата . [5] Управляющие земельными участками сталкиваются со сложными вопросами относительно того, как восстановить естественный режим пожаров , но позволить лесным пожарам гореть, вероятно, является наименее затратным и наиболее эффективным методом во многих ситуациях. [6]
Огонь сыграл важную роль в формировании растительности мира. Биологический процесс фотосинтеза начал концентрировать атмосферный кислород, необходимый для горения, в девонском периоде примерно 350 миллионов лет назад. Затем, примерно 125 миллионов лет назад, огонь начал влиять на среду обитания наземных растений .
В 20 веке эколог Чарльз Купер выступил с призывом рассматривать пожар как экосистемный процесс.
.jpg/1280px-Prescribed_Fire_Transition_Panoramic_(5018062644).jpg)
Режим пожара описывает характеристики пожара и то, как он взаимодействует с определенной экосистемой. [7] Его «тяжесть» — это термин, который экологи используют для обозначения воздействия пожара на экосистему. Обычно его изучают с помощью таких инструментов, как дистанционное зондирование, которое может определять оценки площади выгоревших участков, тяжесть и риск пожара, связанный с данной территорией. [8] Экологи могут определить это многими способами, но один из способов — через оценку смертности растений.
Пожары могут возникать на трех уровнях высоты. Низовые пожары будут гореть в почве, богатой органическими веществами. Поверхностные пожары будут гореть в живом и мертвом растительном материале на уровне земли. Верховые пожары будут гореть в верхушках кустарников и деревьев. Экосистемы обычно испытывают сочетание всех трех. [9]
Пожары часто возникают в сухой сезон, но в некоторых районах лесные пожары также часто случаются в то время года, когда преобладают молнии. Частота в течение ряда лет, с которой пожар будет происходить в определенном месте, является мерой того, насколько распространены лесные пожары в данной экосистеме. Она определяется либо как средний интервал между пожарами в данном месте, либо как средний интервал между пожарами в эквивалентной указанной области. [9]
Интенсивность лесного пожара определяется как энергия, выделяемая на единицу длины линии пожара (кВт·м −1 ), и может быть оценена как
Пожары могут влиять на почвы через процессы нагрева и горения. В зависимости от температуры почв во время процесса горения, будут происходить различные эффекты — от испарения воды в более низких температурных диапазонах до сгорания органического вещества почвы и образования пирогенного органического вещества, такого как древесный уголь. [11]
Пожары могут вызывать изменения в питательных веществах почвы посредством различных механизмов, которые включают окисление, улетучивание, эрозию и выщелачивание водой, но событие обычно должно быть при высоких температурах, чтобы произошла значительная потеря питательных веществ. Однако количество биодоступных питательных веществ в почве обычно увеличивается из-за образующейся золы по сравнению с медленным высвобождением питательных веществ при разложении. [12] Раскалывание горных пород (или термическое шелушение ) ускоряет выветривание горных пород и потенциально высвобождение некоторых питательных веществ.
Обычно наблюдается повышение pH почвы после пожара, скорее всего, из-за образования карбоната кальция и последующего разложения этого карбоната кальция до оксида кальция, когда температура становится еще выше. [11] Это также может быть связано с повышенным содержанием катионов в почве из-за золы, которая временно повышает pH почвы . Микробная активность в почве также может увеличиться из-за нагрева почвы и увеличения содержания питательных веществ в почве, хотя исследования также обнаружили полную потерю микробов в верхнем слое почвы после пожара. [12] [13] В целом, почвы становятся более основными (более высокий pH) после пожаров из-за кислотного сгорания. Управляя новыми химическими реакциями при высоких температурах, огонь может даже изменить текстуру и структуру почв , влияя на содержание глины и пористость почвы .
Удаление растительности после пожара может вызвать несколько эффектов для почвы, таких как повышение температуры почвы в течение дня из-за увеличения солнечной радиации на поверхности почвы и большее охлаждение из-за потери лучистого тепла ночью. Меньшее количество растительного материала для перехвата дождя позволит большему количеству достичь поверхности почвы, и с меньшим количеством растений для поглощения воды количество содержания воды в почве может увеличиться. Однако зола может быть водоотталкивающей в сухом виде, и поэтому содержание воды и ее доступность могут фактически не увеличиться. [14]
Адаптации к пожарам — это черты растений и животных, которые помогают им выживать во время лесного пожара или использовать ресурсы, созданные лесным пожаром. Эти черты могут помочь растениям и животным повысить уровень выживаемости во время пожара и/или воспроизводить потомство после пожара. Как растения, так и животные имеют несколько стратегий выживания и размножения после пожара. Растения в экосистемах , подверженных лесным пожарам , часто выживают за счет адаптации к местному режиму пожара . Такие адаптации включают физическую защиту от жары, усиленный рост после пожара и горючие материалы, которые способствуют возникновению огня и могут устранить конкуренцию .
Например, растения рода Eucalyptus содержат горючие масла, которые способствуют огню, а твердые склерофилловые листья сопротивляются жаре и засухе, обеспечивая их доминирование над менее огнестойкими видами. [15] [16] Плотная кора, сбрасывание нижних ветвей и высокое содержание воды во внешних структурах также могут защищать деревья от повышения температуры. [17] Огнестойкие семена и резервные побеги , которые прорастают после пожара, способствуют сохранению видов, что воплощают пионерные виды . Дым, обугленная древесина и тепло могут стимулировать прорастание семян в процессе, называемом серотинием . [18] Воздействие дыма от горящих растений способствует прорастанию других типов растений, вызывая выработку оранжевого бутенолида . [19]
Растения выработали множество адаптаций , чтобы справляться с огнем. Из этих адаптаций одной из самых известных является, вероятно, пирисценция , когда созревание и высвобождение семян полностью или частично запускается огнем или дымом; это поведение часто ошибочно называют позднецветием , хотя этот термин на самом деле обозначает гораздо более широкую категорию высвобождения семян, активируемого любым стимулом. Все пирисцентные растения являются позднецветущими, но не все позднецветные растения являются пирисцентными (некоторые являются некрисцентными, гигрисцентными, ксерисцентными, солисцентными или некоторой их комбинацией). С другой стороны, прорастание семян, активируемое триггером, не следует путать с пирисценцией; оно известно как физиологический покой .
Например, в сообществах чапараля в Южной Калифорнии некоторые растения имеют листья, покрытые горючими маслами, которые способствуют интенсивному пожару. [20] Это тепло заставляет их активируемые огнем семена прорастать (пример покоя), и молодые растения затем могут извлечь выгоду из отсутствия конкуренции в выжженном ландшафте. Другие растения имеют активируемые дымом семена или активируемые огнем почки. Шишки сосны скрученной ( Pinus contorta ), наоборот, являются пирисцентными: они запечатаны смолой, которую огонь расплавляет, высвобождая семена. [21] Многие виды растений, включая непереносящую тень секвойю гигантскую ( Sequoiadendron giganteum ), нуждаются в огне, чтобы создавать промежутки в растительном пологе, которые будут пропускать свет, позволяя их сеянцам конкурировать с более теневыносливыми сеянцами других видов, и таким образом закрепляться. [22] Поскольку их неподвижная природа исключает возможность избегания огня, виды растений могут быть только огнестойкими, огнестойкими или огнестойкими. [23]
Виды растений, не переносящие огонь, как правило, легко воспламеняются и полностью уничтожаются огнем. Некоторые из этих растений и их семена могут просто исчезнуть из сообщества после пожара и не вернуться; другие приспособились, чтобы гарантировать, что их потомство выживет в следующем поколении. «Облигатные сеятели» — это растения с большими, активируемыми огнем семенными банками, которые прорастают, растут и быстро созревают после пожара, чтобы воспроизвести и обновить семенной банк до следующего пожара. [23] [24] Семена могут содержать рецепторный белок KAI2, который активируется гормонами роста каррикином, выделяемыми огнем. [25]
Огнестойкие виды способны выдерживать определенную степень горения и продолжать расти, несмотря на ущерб от огня. Эти растения иногда называют « респроутерами ». Экологи показали, что некоторые виды репроутерами сохраняют дополнительную энергию в своих корнях, чтобы помочь восстановлению и повторному росту после пожара. [23] [24] Например, после австралийского лесного пожара эвкалипт ципеллокарпа ( Eucalyptus cypellocarpa ) начинает выпускать массу побегов листьев от основания дерева по всему стволу к вершине, делая его похожим на черную палку, полностью покрытую молодыми зелеными листьями.
Огнестойкие растения получают мало повреждений во время характерного пожарного режима. К ним относятся крупные деревья, чьи воспламеняющиеся части находятся высоко над поверхностными пожарами. Зрелая сосна пондероза ( Pinus ponderosa ) является примером вида деревьев, крона которых практически не получает повреждений во время слабого пожара, поскольку она сбрасывает нижние уязвимые ветви по мере созревания. [23] [26]
Как и растения, животные демонстрируют ряд способностей справляться с огнем, но они отличаются от большинства растений тем, что им приходится избегать самого огня, чтобы выжить. Хотя птицы могут быть уязвимы во время гнездования, они, как правило, способны избегать огня; действительно, они часто извлекают выгоду из возможности ловить добычу, спасающуюся от огня, и быстро повторно заселять выжженные территории после этого. Фактически, многие виды диких животных во всем мире зависят от повторяющихся пожаров в экосистемах, зависящих от огня, для создания и поддержания среды обитания. [27] Некоторые антропологические и этно-орнитологические данные свидетельствуют о том, что определенные виды хищных птиц, питающихся огнем, могут заниматься преднамеренным распространением огня, чтобы выпугнуть добычу. [28] [29] Млекопитающие часто способны спасаться от огня или искать укрытие, если они могут рыть норы. Земноводные и рептилии могут избегать огня, зарываясь в землю или используя норы других животных. Земноводные, в частности, могут укрываться в воде или очень влажной грязи. [23]
Некоторые членистоногие также укрываются во время пожара, хотя жар и дым могут на самом деле привлечь некоторых из них, что представляет для них опасность. [30] Микробные организмы в почве различаются по своей жароустойчивости, но тем больше вероятность того, что они смогут пережить пожар, чем глубже они находятся в почве. Низкая интенсивность пожара, быстрое прохождение пламени и сухая почва также помогут. Увеличение доступных питательных веществ после того, как пожар прошел, может привести к более крупным микробным сообществам, чем до пожара. [31] В целом более высокая жароустойчивость бактерий по сравнению с грибами позволяет разнообразию микробной популяции почвы изменяться после пожара в зависимости от интенсивности пожара, глубины микробов в почве и наличия растительного покрова. [32] Некоторые виды грибов, такие как Cylindrocarpon destructans, по-видимому, не подвержены влиянию загрязняющих веществ, образующихся при сгорании, что может препятствовать повторному заселению выжженной почвы другими микроорганизмами, и, следовательно, имеют более высокие шансы выжить после пожара, а затем повторно заселиться и вытеснить другие виды грибов. [33]
Поведение пожара различно в каждой экосистеме, и организмы в этих экосистемах соответствующим образом адаптировались. Одним из общих моментов является то, что во всех экосистемах пожар создает мозаику из различных участков среды обитания , с областями от тех, которые только что были сожжены, до тех, которые не были затронуты огнем в течение многих лет. Это форма экологической сукцессии , в которой недавно сожженный участок будет проходить через непрерывные и направленные фазы колонизации после разрушений, вызванных пожаром. [34] Экологи обычно характеризуют сукцессию через изменения в растительности, которые возникают последовательно. После пожара первыми видами, которые повторно колонизируются, будут те, семена которых уже присутствуют в почве, или те, семена которых способны быстро перемещаться в сожженную область. Это, как правило, быстрорастущие травянистые растения, которым требуется свет и которые не переносят затенения. Со временем более медленно растущие, теневыносливые древесные виды будут подавлять некоторые из травянистых растений. [35] Хвойные часто являются ранними сукцессионными видами, в то время как широколиственные деревья часто заменяют их в отсутствие огня. Следовательно, многие хвойные леса сами зависят от повторяющихся пожаров. [36] Как естественные, так и человеческие пожары влияют на все экосистемы от торфяников до кустарников, лесов и тропических ландшафтов. Это влияет на то, как структурирована и функционирует экосистема. Хотя всегда были естественные лесные пожары, частота лесных пожаров резко возросла в последние годы. Это в значительной степени связано с уменьшением количества осадков, повышением температуры и увеличением числа человеческих возгораний. [37]
Различные виды растений, животных и микробов специализируются на использовании различных стадий в этом процессе сукцессии, и, создавая эти различные типы участков, огонь позволяет большему количеству видов существовать в пределах ландшафта. Характеристики почвы будут фактором, определяющим специфическую природу адаптированной к огню экосистемы, как и климат и топография. Различная частота пожаров также приводит к различным путям сукцессии; короткие интервалы между пожарами часто уничтожают виды деревьев из-за времени, необходимого для восстановления семенного банка, что приводит к замене более легкими семенными видами, такими как травы и разнотравье. [38]
Слабые и умеренные пожары горят в подлеске леса , уничтожая небольшие деревья и травянистый напочвенный покров . Пожары высокой интенсивности будут гореть в кронах деревьев и уничтожать большую часть доминирующей растительности. Верховые пожары могут потребовать поддержки от наземного топлива для поддержания огня в пологе леса (пассивные верховые пожары), или огонь может гореть в пологе независимо от какой-либо поддержки наземного топлива (активный верховой пожар). Пожар высокой интенсивности создает сложную раннюю сукцессионную лесную среду обитания или лес с высоким уровнем биоразнообразия. Когда лес часто горит и, таким образом, имеет меньшее накопление растительного опада, температура подземной почвы повышается лишь незначительно и не будет смертельной для корней, которые лежат глубоко в почве. [30] Хотя другие характеристики леса будут влиять на воздействие пожара на него, такие факторы, как климат и топография, играют важную роль в определении интенсивности пожара и масштабов пожара. [39] Пожары распространяются наиболее широко в засушливые годы, наиболее сильны на верхних склонах и зависят от типа растущей растительности.
В Канаде леса покрывают около 10% площади суши и при этом являются домом для 70% видов птиц и наземных млекопитающих страны. Естественные пожарные режимы важны для поддержания разнообразного сообщества видов позвоночных в двенадцати различных типах лесов в Британской Колумбии . [40] Различные виды приспособились использовать различные стадии сукцессии, возобновления роста и изменения среды обитания, которые происходят после эпизода пожара, такие как поваленные деревья и мусор. Характеристики первоначального пожара, такие как его размер и интенсивность, заставляют среду обитания развиваться по-разному впоследствии и влияют на то, как виды позвоночных могут использовать выжженные территории. [40] Изменение интенсивности лесных пожаров с течением времени изучалось в течение периода с 1600 года в районе центральной Британской Колумбии и согласуется с тушением пожаров с момента введения регулирования. [41]
Кустарниковые пожары обычно концентрируются в пологе и распространяются непрерывно, если кустарники расположены достаточно близко друг к другу. Кустарниковые земли обычно сухие и склонны к накоплению высоколетучих видов топлива, особенно на склонах холмов. Пожары будут следовать по пути наименьшей влажности и наибольшего количества мертвого горючего материала. Температура поверхности и подземной почвы во время пожара, как правило, выше, чем у лесных пожаров, потому что центры горения находятся ближе к земле, хотя это может сильно варьироваться. [30] Обычные растения в кустарниковых зарослях или чапарале включают манзаниту , камизу и кустарник койота .
Калифорнийский кустарник, обычно известный как чапараль , представляет собой широко распространенное растительное сообщество низкорослых видов, обычно на засушливых склонах калифорнийских прибрежных хребтов или западных предгорьях Сьерра-Невады . В этой ассоциации есть ряд распространенных кустарников и древесно-кустарниковых форм, включая салал , тойон , кофейную ягоду и западный ядовитый дуб . [42] Восстановление после пожара обычно является основным фактором в ассоциации этих видов.
Кустарниковые земли финбос встречаются в небольшом поясе по всей Южной Африке . Виды растений в этой экосистеме очень разнообразны, но большинство из них являются облигатными семенниками, то есть пожар вызовет прорастание семян, и растения начнут новый жизненный цикл из-за этого. Эти растения могли коэволюционировать в облигатных сеятелей в ответ на огонь и бедные питательными веществами почвы. [43] Поскольку пожары распространены в этой экосистеме, а почва содержит ограниченное количество питательных веществ, для растений наиболее эффективно произвести много семян, а затем погибнуть в следующем пожаре. Инвестирование большого количества энергии в корни, чтобы пережить следующий пожар, когда эти корни смогут извлечь мало дополнительной выгоды из бедной питательными веществами почвы, было бы менее эффективным. Возможно, что быстрое время генерации, которое демонстрируют эти облигатные сеятели, привело к более быстрой эволюции и видообразованию в этой экосистеме, что привело к ее очень разнообразному растительному сообществу. [43]
Пастбища горят легче, чем лесные и кустарниковые экосистемы, при этом огонь распространяется по стеблям и листьям травянистых растений и лишь слегка нагревает лежащую под ними почву даже в случаях высокой интенсивности. В большинстве экосистем пастбищ огонь является основным способом разложения , что делает его решающим в переработке питательных веществ . [30] В некоторых системах пастбищ огонь стал основным способом разложения только после исчезновения крупных мигрирующих стад поедающей или пасущейся мегафауны, вызванного давлением хищников. При отсутствии функциональных сообществ крупных мигрирующих стад травоядной мегафауны и сопутствующих хищников чрезмерное использование огня для поддержания экосистем пастбищ может привести к чрезмерному окислению, потере углерода и опустыниванию в восприимчивых климатах. [44] Некоторые экосистемы пастбищ плохо реагируют на огонь. [45]
В Северной Америке адаптированные к огню инвазивные травы, такие как Bromus tectorum, способствуют увеличению частоты пожаров, что оказывает селективное давление на местные виды. Это вызывает беспокойство у лугов на западе Соединенных Штатов . [45]
На менее засушливых лугах пожары, предшествовавшие заселению, работали совместно [46] с выпасом скота, создавая здоровую экосистему лугов [47] , о чем свидетельствует накопление органического вещества почвы, значительно измененного огнем. [48] [49] [50] Экосистема высокотравных прерий в горах Флинт-Хиллз в восточном Канзасе и Оклахоме положительно реагирует на текущее использование огня в сочетании с выпасом скота. [51]
В саванне Южной Африки недавно выжженные участки имеют новый рост, который обеспечивает вкусный и питательный корм по сравнению со старыми, более жесткими травами. Этот новый корм привлекает крупных травоядных из областей невыжженных и выпасаемых пастбищ, которые были подстрижены постоянным выпасом. На этих невыжженных «лужайках» могут выживать только те виды растений, которые приспособлены к интенсивному выпасу; но отвлечение, создаваемое недавно выжженными участками, позволяет травам, не переносящим выпас, снова прорастать на газонах, которые были временно заброшены, тем самым позволяя этим видам выживать в этой экосистеме. [52]
Большая часть юго-востока Соединенных Штатов когда-то была открытым длиннолиственным сосновым лесом с богатым подлеском из трав, осоки, плотоядных растений и орхидей. Эти экосистемы имели самую высокую частоту пожаров среди всех местообитаний, один раз в десятилетие или реже. Без огня лиственные лесные деревья вторгаются, и их тень уничтожает как сосны, так и подлесок. Некоторые из типичных растений, связанных с огнем, включают желтый кувшинчик и розовую погонию . Обилие и разнообразие таких растений тесно связаны с частотой пожаров. Редкие животные, такие как черепахи-гоферы и змеи индиго, также зависят от этих открытых лугов и равнинных лесов . [53] Следовательно, восстановление огня является приоритетом для поддержания видового состава и биологического разнообразия. [54]
Многие виды водно-болотных угодий также подвержены воздействию огня. Обычно это происходит в периоды засухи. В ландшафтах с торфяными почвами, такими как болота, сам торфяной субстрат может гореть, оставляя отверстия, которые заполняются водой в качестве новых прудов. Менее интенсивные пожары удаляют накопленный мусор и позволяют другим водно-болотным растениям восстанавливаться из захороненных семян или из корневищ. Водно-болотные угодья, подверженные воздействию огня, включают прибрежные болота , влажные прерии, торфяники , поймы , прерийные болота и равнинные леса . [55] Поскольку водно-болотные угодья могут хранить большое количество углерода в торфе, частота пожаров на обширных северных торфяниках связана с процессами, контролирующими уровни углекислого газа в атмосфере, и с явлением глобального потепления. [56] Растворенный органический углерод (РОУ) в изобилии присутствует в водно-болотных угодьях и играет важную роль в их экологии. В Эверглейдс во Флориде значительная часть DOC представляет собой «растворенный древесный уголь», что указывает на то, что огонь может играть решающую роль в экосистемах водно-болотных угодий. [57]
Огонь выполняет множество важных функций в экосистемах, адаптированных к огню. Огонь играет важную роль в круговороте питательных веществ , поддержании разнообразия и структуре среды обитания. Подавление огня может привести к непредвиденным изменениям в экосистемах, которые часто неблагоприятно влияют на растения, животных и людей, зависящих от этой среды обитания. Лесные пожары, которые отклоняются от исторического режима пожаров из-за подавления пожаров, называются «нехарактерными пожарами». [ необходима цитата ]
В 2003 году в южной Калифорнии произошли мощные лесные пожары чапараля . Сотни домов и сотни тысяч акров земли сгорели в огне. Экстремальная пожароопасная погода (низкая влажность, низкая влажность топлива и сильные ветры) и накопление мертвого растительного материала после восьми лет засухи способствовали катастрофическому результату. Хотя некоторые утверждали, что тушение пожаров способствовало неестественному накоплению горючих грузов, [58] подробный анализ исторических данных о пожарах показал, что это могло быть не так. [59] Мероприятия по тушению пожаров не смогли исключить пожар в чапарале южной Калифорнии. Исследования, показывающие различия в размерах и частоте пожаров между южной Калифорнией и Нижней Калифорнией, использовались для того, чтобы предположить, что более крупные пожары к северу от границы являются результатом тушения пожаров, но это мнение было оспорено многочисленными исследователями и экологами. [60]
Одним из последствий пожаров 2003 года стало увеличение плотности инвазивных и неместных видов растений, которые быстро колонизировали выжженные территории, особенно те, которые уже были сожжены в предыдущие 15 лет. Поскольку кустарники в этих сообществах адаптированы к определенному историческому режиму пожара, измененные режимы пожара могут изменить селективное давление на растения и благоприятствовать инвазивным и неместным видам, которые лучше способны использовать новые условия после пожара. [61]
Национальный лес Бойсе — национальный лес США, расположенный к северу и востоку от города Бойсе, штат Айдахо . После нескольких нетипично крупных лесных пожаров было отмечено немедленное негативное воздействие на популяции рыб, что представляет особую опасность для небольших и изолированных популяций рыб. [62] Однако в долгосрочной перспективе пожары, по-видимому, омолаживают места обитания рыб, вызывая гидравлические изменения, которые увеличивают наводнения и приводят к удалению ила и отложению благоприятного субстрата для обитания. Это приводит к более крупным послепожарным популяциям рыб, которые способны повторно заселять эти улучшенные области. [62]
Экология восстановления — это название, данное попытке обратить вспять или смягчить некоторые изменения, которые люди вызвали в экосистеме. Контролируемое сжигание — один из инструментов, который в настоящее время получает значительное внимание как средство восстановления и управления. Применение огня к экосистеме может создать среду обитания для видов, которые были негативно затронуты подавлением пожаров, или огонь может использоваться как способ контроля инвазивных видов без обращения к гербицидам или пестицидам. Однако ведутся споры о том, к чему должны стремиться управляющие земельными ресурсами, чтобы восстановить свои экосистемы, особенно относительно того, будут ли это дочеловеческие или доевропейские условия. Использование огня коренными американцами , наряду с естественным огнем, исторически поддерживало разнообразие саванн Северной Америки . [63] [64]
Сочетание интенсивного выпаса скота и борьбы с пожарами радикально изменило структуру, состав и разнообразие экосистемы прерий с короткой травой на Великих равнинах , что позволило древесным видам доминировать во многих областях и способствовало появлению невыносящих огня инвазивных видов. В полузасушливых экосистемах, где разложение древесного материала происходит медленно, огонь имеет решающее значение для возвращения питательных веществ в почву и позволяет лугам поддерживать свою высокую продуктивность.
Хотя пожар может произойти во время вегетационного или спящего сезона, управляемый пожар во время спящего сезона наиболее эффективен для увеличения травяного и разнотравного покрова, биоразнообразия и поглощения питательных веществ растениями в прериях с короткой травой. [65] Однако менеджеры должны также учитывать, как инвазивные и неместные виды реагируют на огонь, если они хотят восстановить целостность местной экосистемы. Например, огонь может контролировать инвазивный пятнистый василек ( Centaurea maculosa ) в прериях с высокой травой в Мичигане только летом, потому что это время жизненного цикла василька, которое наиболее важно для его репродуктивного роста. [66]
В смешанных хвойных лесах в Сьерра-Неваде, США , интервалы между пожарами составляли от 5 до 300 лет в зависимости от местности. На более низких высотах интервалы между пожарами были более частыми, в то время как на более высоких и влажных участках интервалы между пожарами были длиннее. Коренные американцы, как правило, устраивали пожары осенью и зимой, а земли на более высоких высотах обычно занимали коренные американцы только летом. [67]
Сокращение площади и качества среды обитания привело к тому, что многие популяции видов были занесены в Красную книгу Международным союзом охраны природы . Согласно исследованию по лесоуправлению финскими бореальными лесами, улучшение качества среды обитания за пределами заповедников может помочь в усилиях по сохранению находящихся под угрозой исчезновения жуков, зависящих от сухостоя. Этим жукам и различным видам грибов нужны мертвые деревья для выживания. Старовозрастные леса могут обеспечить эту конкретную среду обитания. Однако большинство лесных массивов Фенноскандинавии используются для заготовки древесины и, следовательно, не защищены. Было изучено использование контролируемого сжигания и сохранения деревьев в лесной зоне с сухостоями и его влияние на находящихся под угрозой исчезновения жуков. Исследование показало, что после первого года управления численность видов увеличилась в изобилии и богатстве по сравнению с обработкой до пожара. Численность жуков продолжала увеличиваться в следующем году на участках, где сохранение деревьев было высоким, а сухостоя было много. Корреляция между управлением лесными пожарами и увеличением популяций жуков показывает ключ к сохранению этих видов, занесенных в Красную книгу. [68]
Большая часть старых эвкалиптовых лесов в Австралии предназначена для сохранения. Управление этими лесами важно, поскольку такие виды, как Eucalyptus grandis, зависят от огня, чтобы выжить. Есть несколько видов эвкалиптов, у которых нет лигнотуберуса , корневой вздутой структуры, содержащей почки, из которых затем могут прорасти новые побеги. Во время пожара лигнотуберус полезен для восстановления растения. Поскольку у некоторых эвкалиптов нет этого конкретного механизма, управление лесными пожарами может быть полезным, создавая плодородную почву, убивая конкурентов и позволяя семенам высвобождаться. [69]
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)pp 194-5: Частота пожаров увеличилась во многих районах из-за вторжения читграсса и медузы, интродуцированных однолетних растений, которые быстро заживают и остаются горючими в течение длительного пожароопасного сезона. Повышенная частота пожаров оказывает сильное селективное давление на многие местные растения (Keane and others 1999)
Индейцы равнин разжигали костры, чтобы привлечь дичь к новым травам. Иногда они называли огонь "Красным бизоном".
(re: распределение растений) стр. 87: Бизоны предпочитают выжженные, а не несгоревшие луга для выпаса скота в течение вегетационного периода и могут способствовать характеру выжигания в прериях (Vinton and others 1993)
Частые пожары до заселения в Иллинойсе создали многоуровневую систему с положительной обратной связью для секвестрации SOC и повышения плодородия почвы.
В целом, BC составляет от 1 до 6% от общего органического углерода почвы. Он может достигать 35%, как в Terra Preta Oxisols (Бразильская Амазония) (Glaser et al., 1998, 2000), до 45% в некоторых черноземных почвах из Германии (Schmidt et al., 1999) и до 60% в черном черноземе из Канады (Саскачеван) (Пономаренко и Андерсон, 1999)
стр. 86: Исторически коренные американцы внесли свой вклад в создание и поддержание экосистемы высокотравных прерий, часто сжигая эти экосистемы, которые контролировали древесную растительность и поддерживали доминирование травянистых растений. В восточных высокотравных прериях коренные американцы, вероятно, были гораздо более важным источником возгорания, чем молния. Поскольку травы оставались зелеными до конца лета, а сухие грозы случались редко, пожары, вызванные молниями, вероятно, были относительно редкими. Было проведено мало исследований прерий с высокой травой до появления евро-американцев.
Биом высокотравных прерий зависит от степных пожаров, формы лесного пожара, для своего выживания и возобновления. ... [и] ...прерия является естественной средой обитания огня.
Удивленные открытием, исследователи переключили свое внимание на происхождение растворенного древесного угля.
