Пожарный режим - Fire regime

А пожарный режим характер, частота и интенсивность лесных пожаров и пожары которые преобладают в области в течение длительного периода времени.[1] Это неотъемлемая часть пожарная экология, и продление для определенных типов экосистемы. Пожарный режим описывает пространственные и временные закономерности и экосистемные воздействия огня на ландшафт и обеспечивает комплексный подход к выявлению воздействий огня на экосистему или ландшафт.[2] Если пожары происходят слишком часто, растения могут погибнуть до того, как они созреют, или до того, как они всадят достаточное количество семян для восстановления популяции. Если пожары случаются слишком редко, растения могут созреть, стареть, и умирают, так и не выпустив своего семени.

Режимы пожаров могут меняться в зависимости от пространственных и временных изменений топографии, климата и топлива. Понимание исторического пожарного режима важно для понимания и прогнозирования будущих изменений пожарного режима и взаимодействия между пожаром и климатом.[2]

Характеристики

Классификация пожарного режима по типу экосистемы. Сила и частота пожаров связаны с типом растительности.[3]

Пожарные режимы характеризуются множеством факторов, включая состав растительности, структуру топлива, климат и Погода узоры и топография. Поскольку пожарные режимы сильно зависят от ландшафта и экосистемы, в которых они возникают, стандартной классификации пожарных режимов не существует. Однако характеристики, подобные описанным ниже, обычно используются для характеристики режимов пожара в широком масштабе.[2] Другие факторы, такие как этапы сукцессии после нарушений и типы предшествующего управления ландшафтом, также могут быть использованы для описания характеристик пожарного режима. Климат напрямую влияет на частоту, размер и силу пожаров, а также влияет на структуру и состав растительности. На пожарные режимы также влияют топография, экспозиция откосов, управление ландшафтом и возгорание (которое может быть вызвано человеком или молниями).[4]

Хотя характеристики пожарных режимов могут варьироваться в зависимости от региональных различий, как минимум пожарные режимы характеризуются на основе оценки воздействий на растительность (строгость), а также когда и как часто возникают пожары в данном ландшафте (выражается как интервал огня и огневое вращение). Тяжесть пожара - это воздействие огня на экосистема, который может включать степень вегетативной смертности, глубину ожога или другие факторы, которые могут зависеть от конкретной местности. Интервал пожара - это количество лет между пожарами, он сильно зависит от пространственных масштабов. Ротация огня - это мера количества огня в ландшафте (количество времени, необходимое для сжигания площади размером с изучаемую область). Статистику ротации пожаров лучше всего использовать для больших территорий, на которые нанесены исторические пожары.[5]

Другие классификации пожарных режимов могут включать тип пожара (например, наземные пожары, наземные пожары и верховые пожары), размер пожара, интенсивность пожара, сезонность и степень изменчивости в пределах пожарных режимов. Наземные пожары используют тлеющие горение сжечь органическая материя в почве. Поверхностные пожары сжигают опавшие листья, опавшие ветви и наземные растения. Коронные огни прожигают верхний слой листвы деревьев.[6] Интенсивность линии огня - это энергия, выделяемая на единицу измерения за единицу времени и обычно описывающая горение пламенем.[4] Сезонность - это период времени в году, когда топливо конкретной экосистемы может воспламениться.[7]

Пространственные и временные масштабы

Режимы пожаров можно охарактеризовать в широком диапазоне пространственных и временных масштабов, которые могут варьироваться от сильно зависящих от местности до региональных масштабов и от нескольких лет до тысяч лет. Понимание изменчивости пожарного режима в этих масштабах имеет решающее значение для понимания нынешних и будущих пожарных режимов. Следует проводить различие между «историей пожаров» и «историческими пожарными режимами». История пожаров - это более общий термин, который измеряет частоту пожаров в ландшафте. В зависимости от доступности данных не всегда возможно описать тип или серьезность этих прошлых пожаров. Исторические режимы пожаров описывают характеристики пожаров в ландшафте, а также взаимосвязь и взаимодействие между структурой экосистемы и процессами.[2]

ЛАНДФИР (Инструменты планирования ландшафтного пожара и управления ресурсами) - это совместная программа Министерства сельского хозяйства США и Министерства внутренних дел, которая предоставляет геопространственные данные о характеристиках пожарного режима, таких как растительность, среда обитания, источники / поглотители углерода, пожары и т. Д. используется, чтобы помочь составить карту событий пожара и посмотреть на широкомасштабные эффекты режима пожара.

Картография

Недавнюю историю пожаров можно записать на пожарных картах и ​​атласах, часто используя дистанционное зондирование. В Канадская национальная база данных о пожарах - это запись о крупных пожарах с 1980 года, это первая общенациональная база данных такого рода. Он включает в себя точечные места всех пожаров площадью более 200 га в 1959–1999 гг. Соединенные Штаты имеют Проект мониторинга тенденций тяжести ожогов (MTBS) который использует спутниковые данные для картирования пожаров с 1984 года. MTBS отображает интенсивность пожара в пределах выгоревших участков и обеспечивает стандарт по периметру пожара и его серьезности для всех пожаров в США. Приложения для проектов, подобных этим, используются при моделировании взаимодействия между пожарным климатом и растительностью.[8]

Классификация инструментов планирования управления природными пожарами и ресурсами (LANDFIRE) является еще одним примером системы картографии и моделирования, используемой в США, которая собирает и анализирует характеристики растительности, пожаров и горючего режима пожаров в различных ландшафтах. LANDFIRE уникален тем, что он использует как исторические, так и текущие пожарные режимы для анализа различий между прошлыми и настоящими характеристиками. В нем описываются режимы пожаров на основе их частоты и силы пожаров, что помогает обнаруживать изменения в режимах пожаров с течением времени, что полезно при оценке климатических последствий пожаров в региональном и ландшафтном масштабах.[9]

Старение прошлых пожаров

Смотрите также: История пожара

Понимание исторических режимов пожаров может быть трудным, поскольку данные истории пожаров не всегда надежны или доступны. Прошлые пожары могут быть идентифицированы с помощью анализа рубцов от пожаров на деревьях, возрастного распределения насаждений, образцов 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 взаимодействиях пожара с климатом в течение длительного периода времени. Изменчивость и взаимодействие режимов пожаров между пожарами, климатом и растительностью могут быть исследованы более подробно и за гораздо более длительные периоды времени (тысячи лет), а не только за десятилетия, как это обеспечивается изучением исторических данных о пожарах. Исследования показали сильную корреляцию между прошлым климатом и частотой и масштабом пожаров с использованием этих исторических методов старения пожаров.[10]

Хотя данные истории пожаров полезны для понимания прошлых пожарных режимов, изменения в управлении пожарами, климате и растительности не позволяют сохранить те же самые пожарные режимы в будущем. Модели, изучающие прошлые взаимосвязи между пожарами и климатом, являются лучшими предикторами будущих изменений пожарного режима.[10]

Последствия измененного пожарного режима

Биота которые способны выжить и адаптироваться к своему особому режиму пожара, могут получить значительные преимущества: способность расти сильнее, лучшая защита от огня и болезней или новое пространство для роста в ранее населенных местах.[1] При изменении пожарного режима виды могут начать страдать.[1][11] Уменьшение интервалов между пожарами отрицательно влияет на способность погибших в результате пожаров видов восстанавливаться до уровней, существовавших до возмущения, что приводит к увеличению времени восстановления. Некоторые виды, такие как респираторы, по сравнению с облигатными сеялками лучше противостоят меняющимся режимам пожара. Однако многие виды, погибшие от пожара, могут оказаться неспособными к восстановлению, если с течением времени будут сохраняться сокращенные интервалы пожаров.[11] Увеличенные интервалы огня отрицательно повлияют адаптированные к огню виды, воспроизводство некоторых из которых зависит от огня. В адаптированных к огню растительных сообществах с заменяющими древостоя кроновыми пожарами пополнение происходит в первый год после пожара.

Изменение климата

Снимки НАСА, показывающие взаимосвязь климата и огня. Активные пожары обозначены красными точками.[12]

Изменение климата повлияло на режимы пожаров во всем мире, с моделями, прогнозирующими более высокую частоту пожаров и сокращение роста растений в результате более теплого и сухого климата. Прогнозируется, что это повлияет на нетерпимые к огню древесные виды, в частности, за счет сокращения пополнения, роста и выживания растений, что сокращает интервалы между пожарами в этих ландшафтах, вызывая истребление или вымирание растений. Недавняя модель, определяющая воздействие изменения климата и измененных режимов пожаров и растительных сообществ, предсказывает, что исчезновение древесных растений будет увеличиваться, вызывая изменения в структуре, составе и хранении углерода экосистемы. Взаимодействие огня и климата при изменении климата, по прогнозам, приведет к снижению восстановления популяции растений, которые зависят исключительно от производства семян для повторного заселения. По мере того как климат становится теплее и суше, набор рассады может стать недостаточным или вовсе отсутствовать. Этот сдвиг пополнения после пожара означает, что уменьшение количества осадков вызывает увеличение количества засушливых или подверженных засухе лет, что приводит к снижению вероятности пополнения семян. Снижение набора семян также усугубляется увеличением силы пожара.[13]

Прогнозируется, что более теплый климат повысит пожарную активность и продлит сезон пожаров во всем мире. Прогнозируется, что ежегодное количество дней с экстремальными пожарами будет увеличиваться, поскольку повышение температуры, снижение относительной влажности, увеличение скорости ветра и увеличение количества сухого топлива приводят к увеличению интенсивности и серьезности пожаров. Эти изменения сократят интервалы возгорания, что сократит время накопления семян растениями и потенциально позволит выбрать более легковоспламеняющиеся виды.[14] Результат этих сдвигов пожарных интервалов изучен во всем мире. Исследование, проведенное на юго-востоке Австралии, показало, что повсеместная гибель рябины после продолжительных сезонов лесных пожаров сожгла 87% ареала этого вида. Последующие повторные выжигания недозрелой рябины привели к полному нарушению регенерации и превращению лесного покрова в кустарники и луга.[15] Эти закономерности также наблюдались в средиземноморских лесах западной части Северной Америки. чапараль регионы. Эти климатические сдвиги в сочетании с учащением частоты пожаров и более короткими интервалами между пожарами заставляют вегетативные сообщества изменять темпы роста, воспроизводства и снижать скорость пополнения после нарушений.[13]

Примеры

Лесной пожар особенно важен в Австралия, где большая часть растительности образовалась в результате регулярных пожаров, вызванных Абориген практика огнестойкое земледелие. В результате компоненты растительности адаптированы к определенному режиму пожара и зависят от него. Нарушение этого пожарного режима может повлиять на их выживание. Примером видов, зависящих от пожарного режима, является Banksia виды, которые одновременно чувствительны к огню и серотиновый. У видов Banksia огонь также вызывает высвобождение семян, обеспечивая восстановление популяции. В идеальном режиме пожара у растения должно быть достаточно времени, чтобы созреть и сформировать достаточно большой банк семян, прежде чем следующий пожар убьет его и вызовет выброс семян.

В Калифорнийский чапараль и лесные массивы экорегион, покрывая большую часть Штат США, зависит от периодических природных лесных пожаров для оптимального здоровья и обновления.[3] Исследование показало, что увеличение сельско-городская окраина интерфейс и тушение пожаров Практика прошлого века привела к повышенной уязвимости для менее частых и более серьезных лесных пожаров. В исследовании утверждается, что тушение пожаров увеличило количество топлива в хвойных лесах. [4] После анализа базы данных истории пожаров в штате Калифорния за 1910–1999 гг. Было обнаружено, что частота пожаров и площадь выгоревших пожаров не уменьшились, более того, размер пожаров не увеличился.[16] Тушение пожаров чапараля, в отличие от тушения пожаров в хвойных лесах, не повлияло на естественный пожарный режим, согласно исследованию, проведенному Геологическая служба США.

Эффекты инвазивных видов

Cheatgrass

Одним из примеров инвазивного вида, изменившего режим пожаров в западной части Северной Америки, является Bromus tectorum.[17] Исторически интервалы возобновления пожаров в полыни равнины Снейк-Ривер составляли 60–110 лет, но в настоящее время из-за присутствия жульнической травы она горит каждые 5 лет.[17] Чит-трава является постоянным источником топлива, что меняет топливные характеристики экосистемы. Частые пожары затрудняют или делают невозможным полное восстановление местной растительности.[17]

Бразильское перечное дерево

Бразильские перечные деревья вторгаются в местные растительные сообщества на юго-востоке США и вызывают изменения в частоте и силе пожарных режимов и экосистем.[18]

Другой пример воздействия инвазивных видов на пожарные режимы - распространение Бразильское перечное дерево (Schinus terebinthifolia) на аборигенных растительных сообществах. Уроженец Бразилии, Аргентины и Парагвая, растение было завезено в качестве декоративного вида и в настоящее время прижилось за пределами его 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 монокультура -подобные условия. Южная Флорида рядом с Национальный парк Эверглейдс особенно пострадал от его распространения: в некоторых исследованиях сообщается только о 7 видах в пределах (6) 100 м.2 сюжеты. По мере того, как бразильский перец проникает в местность, он создает дополнительный слой навеса, который часто вытесняет травы и виды почвопокровного покрова. Это изменяет растительный покров и плотность ландшафта, способствуя изменению режима пожаров.[19]

Бразильский перец адаптирован к пожару и дает быстрорастущие побеги после пожара, хотя размер растений и густота насаждений важны для определения реакции после пожара, поскольку более молодые растения имеют более высокий уровень смертности.[19] Частота возгораний играет некоторую роль в выращивании бразильского перца, поскольку в районах частых пожаров наблюдается меньшая численность растения, в отличие от участков, которые не сжигаются регулярно. Недавняя модель показала, что четырехлетний интервал между возгоранием уничтожит первоначальную популяцию 100 самок перца в течение 25 лет.[20] В районах, где произрастает бразильский перец, режимы пожаров были значительно изменены из-за исключения пожаров и населенных пунктов. Исторически на этих территориях часто случались пожары небольшой силы. Бразильский перец может создать затененный влажный подлесок и уменьшить количество мелкозернистого топлива в районах, где исторически часто возникали пожары, что, таким образом, увеличивает интервал между возгоранием и негативно влияет на адаптированное к пожару растительное сообщество.[19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Пайн, Стивен (Июнь 2002 г.). «Как растения используют огонь (и используются им)». NOVA Online.
  2. ^ а б c d Морган, Пенелопа; Харди; Swetnam; Роллинз; Длинный (1999). «Отображение режимов пожара во времени и пространстве: понимание грубых и мелкомасштабных схем возгорания» (PDF). Международный журнал Wildland Fire. 10: 329–342 - через Google ученый.
  3. ^ Браун, Джеймс К .; Смит, Джейн Каплер (2000). Лесные пожары в экосистемах: воздействие пожаров на флору. Gen. Tech. Реп. РМРС-ГТР-42-об. 2. Департамент сельского хозяйства, Лесная служба, Исследовательская станция Скалистых гор.
  4. ^ а б Тейлор, Алан Х .; Скиннер, Карл Н. (2003). «Пространственные модели и меры контроля за историческими режимами пожаров и структурой лесов в горах Кламат». Экологические приложения. 13 (3): 704–719. Дои:10.1890 / 1051-0761 (2003) 013 [0704: spacoh] 2.0.co; 2.
  5. ^ Бейкер, Уильям (2009). Экология пожаров в ландшафтах скалистых гор. Island Press. С. 131–163. ISBN  978-1597261838.
  6. ^ "Огненное распространение". nps.gov. Служба национальных парков. Проверено 23 октября 2016 года.
  7. ^ Брукс, Мэтью; и другие. (2004). «Влияние инвазивных чужеродных растений на пожарные режимы». Бионаука. 54 (7): 677–688. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2004) 054 [0677: eoiapo] 2.0.co; 2.
  8. ^ Роллинз, Мэтью Дж .; Кин, Роберт Э .; Парсонс, Рассел А. (2004). «Картирование топливных и пожарных режимов с использованием дистанционного зондирования, моделирования экосистем и градиентного моделирования». Экологические приложения. 14: 75–95. Дои:10.1890/02-5145.
  9. ^ "Программа LANDFIRE: Дом". www.landfire.gov. Проверено 9 ноября 2017.
  10. ^ а б Уитлок, Кэти; Игера; Маквети; Брилес (2010). «Палеоэкологические перспективы экологии пожаров: пересмотр концепции пожарного режима» (PDF). Открытый экологический журнал. 3: 6–23 - через Google Scholar.
  11. ^ а б Энрайт, Нил Дж .; Фонтейн, Джозеф Б .; Ламонт, Байрон Б.; Миллер, Бен П .; Весткотт, Ванесса К. (01.11.2014). «Устойчивость и устойчивость к изменению климата и пожарного режима зависят от функциональных особенностей растений». Журнал экологии. 102 (6): 1572–1581. Дои:10.1111/1365-2745.12306. ISSN  1365-2745.
  12. ^ НАСА (1997-09-18), Английский: спутниковые данные и изображения, подобные тем, которые представлены на этом изображении Земли, дают ученым более полное представление о взаимосвязанных системах и климате Земли. В создании этого изображения участвовали четыре разных спутника. Датчик с широким полем обзора для наблюдения за морем (SeaWiFS) обеспечивает слой изображения суши и представляет собой полноцветную композицию растительности суши для безоблачных условий с 18 сентября по 3 октября 1997 года. Каждая красная точка над Южной Америкой и Африкой представляет пожар, обнаруженный усовершенствованным радиометром очень высокого разрешения. Слой океанического аэрозоля основан на данных Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) и вызван сжиганием биомассы и переносимой ветром пыли над Африкой. Облачный слой представляет собой совокупность инфракрасных изображений, полученных с четырех геостационарных метеорологических спутников: GOES 8 и 9 NOAA, METEOSAT Европейского космического агентства и GMS 5 Японии., получено 2017-12-08
  13. ^ а б Энрайт, Нил Дж; Фонтейн, Джозеф Б. Боуман, Дэвид MJS; Брэдсток, Росс А; Уильямс, Ричард Дж (2015). «Интервальное сжатие: измененные режимы пожаров и демографические реакции взаимодействуют, чтобы угрожать сохранению древесных видов при изменении климата». Границы экологии и окружающей среды. 13 (5): 265–272. Дои:10.1890/140231.
  14. ^ Д'Антонио, Карла М .; Витаусек, Питер М. (1992). «Биологические вторжения экзотических трав, цикл трава / огонь и глобальные изменения». Ежегодный обзор экологии и систематики. 23 (1): 63–87. Дои:10.1146 / annurev.es.23.110192.000431.
  15. ^ Боумен, Дэвид М. Дж. С .; Мерфи, Бретт П .; Neyland, Dominic L.J .; Уильямсон, Грант Дж .; Прайор, Линда Д. (2014). «Резкое изменение пожарного режима может привести к потере спелых облигатных сеялок в масштабе всего ландшафта». Биология глобальных изменений. 20 (3): 1008–1015. Bibcode:2014GCBio..20.1008B. Дои:10.1111 / gcb.12433. PMID  24132866.
  16. ^ Кили, Джон Э .; Fotheringham, C.J .; Мораис, Марко (1999). «Пересмотр воздействия пожаротушения на режимы пожаров в зарослях кустарников». Наука. 284 (5421): 1829–1832. CiteSeerX  10.1.1.78.946. Дои:10.1126 / science.284.5421.1829. PMID  10364554.
  17. ^ а б c Whisenant SG. 1990. Изменение частоты пожаров на равнинах реки Снейк в Айдахо: экологические и управленческие последствия. Логан (Юта): Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Межгорный исследовательский центр. Общий технический отчет INT-276.
  18. ^ "Программа LANDFIRE: Дом". www.landfire.gov. Получено 2017-12-08.
  19. ^ а б c "Schinus terebinthifolius". www.fs.fed.us. Проверено 9 ноября 2017.
  20. ^ Стивенс, Йенс; Бекадж, Брайан (2009). «Огненная обратная связь способствует вторжению в сосновые саванны бразильского перца (Schinus terebinthifolius)». Новый Фитолог. 184: 365–375 - через PubMed.

внешняя ссылка