让他们燃烧?野火如何恢复约塞米蒂失去的森林生态系统

山火20年后的塞拉罗奇波尔松

在优胜美地的Illilouette Creek盆地,一座年轻的山脉Lodgepole Pine在森林清洁中成长,在野火20年之前创造的。Mt.Starr King出现在背景中。信誉:uc伯克利照片由scott stephens照片

近半个世纪以来,约塞米蒂国家公园的伊利路埃特河流域发生了雷击火灾,造成了一个已经消失的森林生态系统,它对干旱、野火和气候变化的影响的恢复能力要强得多。

近半个世纪,优胜美地的Illilouette Creek盆地的闪电闪闪发光的炽热已经波动 - 密切监测,但在很大程度上没有选中。他们的火焰可能会爆炸成一悬的热量,即一次燃烧整个山坡,或者在挤压浴中坐在挤压上几个月。

结果,大约60平方英里的森林看起来与内华达山脉的其他部分非常不同:与一个多世纪的灭火行动所带来的密密匝匝的树木覆盖不同,这里的景观被一块块的草地、灌木丛和长满野花的潮湿草地所分割,野花比森林的其他地方要多。这些树冠的间隙经常被烧焦的树干的黑壳或新鲜的绿色的小松树所点缀。

“这真的是内华达山脉200年前的一个缩影,”该中心的环境科学、政策和管理教授斯科特·斯蒂芬斯(Scott Stephens)说加州大学伯克利分校他是伯克利森林研究所(Berkeley Forests)的联席主任。

斯蒂芬斯是一项新的研究的资深作者收集在一起几十年的研究记录野火的回报如何塑造了约塞米蒂国家公园的生态Illilouette河盆地和红杉和国王峡谷国家公园的研钵体溪流域盆地-自公园采用政策在1972年的伊利路埃特河和1968年的舒格洛夫河,以允许闪电点燃的火燃烧。

虽然标志性的半圆顶上空的烟雾前景让政治家和游客们都感到担忧,但斯蒂芬斯和他的同事们的工作表明,允许这些盆地频繁发生火灾已经带来了不可否认的生态效益,包括促进植物和授粉昆虫的生物多样性,限制野火的严重程度,并在干旱期间增加可用水量。研究表明,所有这些好处也可能使森林更能适应气候变化带来的更温暖、更干燥的条件。

高度严重森林补丁现在湿地

Yosemite illilouette Creek Basin的高度严重程度的闪电火灾创造了这种潮湿的草地,现在充满了野花。信誉:uc伯克利照片由scott stephens照片

“在很多方面,大火已经成功地恢复了伊利卢耶特,它已经形成了一个复杂的植被马赛克,对水等事物产生了级联效应,”研究合著者布兰登·柯林斯(Brandon Collins)说,他是伯克利森林和美国林务局(U.S. Forest Service)的联合研究科学家。“在伊利卢埃特,你可以看到一片片15年前大火中重生的幼树,或者是典型的林下植被燃烧导致大、老、间距大的树木的地区。你甚至可以在一些区域火灾没有发生,因为那里有更多的水分,比如靠近小溪或草地的边缘。所有这些复杂性都可以在非常短的空间内发生。”

这项研究的发现正值一个严重的火灾季节,整个美国西部的干旱状况已经引发了许多大型野火,包括8月8日发生在加州历史上第二大野火的迪克西大火。斯蒂文森说,虽然气候变化在加剧这些火灾的严重程度方面发挥了作用,但Illilouette Creek盆地是一个例子,说明塞拉山脉目前的森林状况——主要是由几十年的灭火行动形成的——也是导致这些大规模火灾的原因。

我认为气候变化对我们州目前的火灾问题的责任不超过20%到25%,而且大部分是由于我们的森林的方式,”斯蒂芬斯说。“Illilouette盆地是该州少数几个提供这方面信息的地方之一,因为没有证据表明该地区的火灾规模或严重程度发生了变化.所以,尽管生态系统受气候变化影响,但它的反馈非常深刻,即它根本不会改变火灾制度。“

向约塞米蒂国家公园开火

数千年来,由闪电或美洲土著部落点燃的野火经常塑造美国西部的地貌,不仅造成破坏,而且引发必要的再生和再生周期。然而,19世纪末欧洲殖民者的到来,以及1905年美国林业局的成立,开启了一个时代,在这个时代,火灾被视为人类和森林的敌人,绝大多数的野火都很快被扑灭。

到20世纪40年代和50年代,一些森林管理者和生态学家开始质疑灭火的明智性,他们指出,这种做法正在消除宝贵的野生动物栖息地,并因数十年的燃料积累而增加火灾的严重性。这些火的支持者包括a . Starker Leopold,一位著名的自然资源保护主义者和加州大学伯克利分校的动物学和林业教授,还有Harold Biswell,加州大学伯克利分校林业学院的教授。

为了回应由利奥波德领导的1963年的一份基础报告,美国国家公园管理局在1968年改变了其政策,允许雷击火灾在特殊的火灾管理区域内燃烧——通常是高海拔的偏远地区,那里对人类住区的危险很低。红杉和国王峡谷国家公园于1968年建立了第一个火灾管理区,1972年约塞米蒂国家公园紧随其后。

柯林斯说:“我认为人们最终认识到,火灾是这些生态系统不可或缺的一部分,有几个关键人物愿意冒险让这些火灾发生。”

它并不总是干净的,也不总是美好的

在1973年至2016年期间,Illilouette Creek盆地发生了21起超过40公顷的火灾——大约相当于75个足球场——而Sugarloaf经历了10起这种规模的火灾。在Illilouette,现在的森林在未经训练的人看来可能有点凌乱,但它有很强的韧性。

“有些人来看伊利路埃特时,他们说,‘看这些死树!”斯蒂芬斯说。“我认为我们有这样的想法,森林需要一直是绿色的,只由大树组成。但事实证明,没有森林能做到这一点。它必须能够长出幼树并再生。Illilouette正在这样做,但并不总是干净的,也不总是好的。”

在伊利卢埃特,野火为蜜蜂和蝙蝠等动物创造了更多样化的栖息地,同时也让各种植物茁壮成长。伊利卢埃特野火的详细历史也为护林员提供了宝贵的信息,说明一次野火对景观和植被的影响如何影响下一次野火的轨迹。

“由于火灾通常被允许在illilouette自由燃烧,我们可以看看两次火灾彼此靠近时会发生什么:第二次火灾何时进入由第一火燃烧的区域,什么时候停止在以前的周边?“柯林斯说。“我们发现它真的取决于自第一次火灾以来通过的时间。如果它已经九年或以下,火灾几乎从未烧成了以前的火灾周长。“

柯林斯说,Illilouette还为森林管理者提供了一个独特的机会,来研究野火在各种条件下的表现,而不仅仅是在最可怕的情况下。

“灭火政策的一个反常之处是,我们实际上只限制火灾在最糟糕的情况下燃烧。如果火很旺,那就是把火扑灭的好时机,结果,它们只在我们无法扑灭时才会燃烧”,柯林斯说。但是,通过让这些大火燃烧(在伊利卢埃特),他们能够体验到各种天气条件。在糟糕的日子里,有些火灾真的会产生很好的烟羽。但另一方面,它们也在更温和的条件下燃烧,这造成了真正不同的影响。”

将大火恢复到伊利路埃特也有一些违反直觉的影响,增加了盆地的水资源可用性,这是一个关键的发现,因为加州又经历了一年的极端干旱。

这项研究的合著者加布里埃尔Boisramé是内华达州沙漠研究所的助理研究教授,她在加州大学伯克利分校环境工程专业攻读博士学位时就开始研究伊利路耶特的水。她的模拟和测量表明,森林大火造成的树冠上的小间隙让更多的雪和雨的水到达地面,同时也减少了争夺水资源的树木数量。因此,在1969年至2012年期间,伊利卢埃特一些地区的土壤湿度增加了30%,这可能是该盆地2014年和2015年干旱年份树木死亡率极低的原因之一。

测量数据还表明,自野火管理项目开始以来,Illilouette Creek盆地的径流量略有增加,而sierra地区其他类似流域的径流量均有所减少。增加流向下游的水量很可能对人类和依赖这一宝贵资源的水生生态系统都有好处。

Boisramé说:“现在有越来越多的工作在研究火灾对水文的影响,但其他大多数研究是在观察烧毁整片森林的灾难性火灾的影响。”“据我们所知,我们是美国西部唯一研究恢复火灾制度的机构,我们不只是研究一场单独的火灾,而是在自然时间间隔内发生的一系列不同严重程度的火灾。没有那么多地方可以研究这些反复发生的野火的长期影响,因为舒格洛夫和伊利卢埃特是加州的第一个地区——实际上是第一个西部山区分水岭——他们开始允许大火在大部分时间里燃烧。

为火

大多数美国国家公园现在都在使用某种形式的火,而不是完全灭火。1974年,国家林业局也改变了政策,允许一些火在其土地上燃烧,尽管该机构很少使用火的地区。然而,这些联邦火灾使用政策一直难以站稳脚跟,主要是因为管理野火涉及的固有风险。

研究发现,即使在甘蔗溪盆地,许多火灾已经被允许燃烧,那么该研究也比Illilouette在内,也有明显的火焰抑制。因此,糖的生态益处并不像Illilouette那样明显。

我想到了一个关键的事情是,伊利诺特的景观已经有所独特,部分原因是它比我们管理的很多森林略高,“柯林斯说。“结果,它已经有一个植被的植被和块状的植被,我想也许这让经理们在那里发生火灾一点易于放松。它没有潜力可以真正推开巨大的兆欧,因为它缺乏一些这些其他领域的连续性。“

虽然自然引发的火灾和规定的烧伤都可以帮助塞拉森林的大片地区在干旱和严重火灾中变得更有韧性,在加州,反对国家“让它燃烧”政策的呼声依然强烈,具有州和当地的灭火机构经常有利于防火抑制的安全性。

柯林斯和斯蒂芬斯都承认,塞拉山脉大部分地区目前的燃料密度,加上气候变化引发的更热、更干燥的条件,使得管理野火的风险比1972年森林管理者开始允许约塞米蒂国家公园大火时更大。然而,他们认为,从长远来看,灭火永远不会成功,因为允许森林燃料资源积累的时间越长,火灾最终爆发时变得灾难性的可能性就越大。

“为了实际允许这种情况发生,政治和公共机构需要愿意满足风险,因为会有一些不可预测的。“在斯蒂芬斯说,会在一个百年或以上的地方发生更大的火灾,更严重的燃烧。”“我们无法保证illilouette将成为新的结果,因为它开始在气候变化并不是严重时。因此,政治机构必须适应这一点,或者第一次没有做到我们希望关闭整个计划的火灾。

柯林斯和斯蒂文斯还主张在整个塞拉山脉范围内采取更激进的焚烧和恢复减薄措施,以帮助将森林转移到一个可以让闪电引发的火灾更安全地燃烧的地方。

斯蒂芬斯学分强,早期研究的合著者领导约塞米蒂——包括简·w·范·Wagtendok从加州大学伯克利分校获得博士学位,1972年继续作为一个研究员约塞米蒂在他职业生涯的大多数——承担巨大风险的启动程序,允许早期火灾燃烧在公园里。

“现在已经50年了,但我认为我们所学到的内容有助于我们了解有可能的东西,”斯蒂芬斯说。“We have 10 to 20 years to actually change the trajectory of the forest ecosystems in our state, and if we don’t change them in 10 or 20 years, the forest ecosystems are going to change right in front of our eyes, and we’re just going to be passengers. That’s why it’s so important to continue this work.”

参考:“火灾,水和生物多样性塞拉尼达:可能的三重胜利”由Scott L Stephens,Sally Thompson,GabrielleBoisramé,Brandon M Collins,Lauren C Ponisio,Ekaterina Rakhmatulina,Zachary L Steel,Jens T Stevens,JansW van Wagtendonk和Kate Wilkin,2021年8月6日,环境研究通讯
2515 - 7620 . DOI: 10.1088 / / ac17e2

此前美国联合消防科学计划、加州大学ANR竞争基金计划和美国国家科学基金会关键区域合作网络(奖励号2011346)的资助支持了本文的研究。

这项研究的共同作者还包括西澳大利亚大学的莎莉·汤普森;俄勒冈大学尤金分校的Lauren C. Ponisio;加州大学伯克利分校的Ekaterina Rakhmatulina、Jens Stevens和Zachary L. Steel;以及圣何塞州立大学的凯特·威尔金。

1条评论在“让他们燃烧?野火如何在优胜美地恢复森林生态系统”

  1. 加州现在遭受的苦难是可以预见的....和预测。

    上世纪70年代,我在科罗拉多州立大学(Colorado State University)的林业教授描述了我们州对森林和灌木丛的管理(错误),并准确地告诉了全班结果会是什么。

    在过去40多年里,看着他的话变成现实,让人感到极其痛苦。我真的希望我们的土地管理者能被我们的政客们允许做理性的事情,执行这些计划,不管诉讼和政治压力战术。

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