Požární režim - Fire regime

A požární režim je vzor, ​​frekvence a intenzita bushfires a požáry které v oblasti převládají po dlouhou dobu.[1] Je nedílnou součástí ekologie ohně a obnovení pro určité typy ekosystémy. Požární režim popisuje prostorové a časové vzorce a ekosystémové dopady požáru na krajinu a poskytuje integrovaný přístup k identifikaci dopadů požáru na úrovni ekosystému nebo krajiny.[2] Pokud jsou požáry příliš časté, mohou být rostliny usmrceny před tím, než dospějí, nebo než nasadí dostatečné množství osiva, aby zajistily obnovu populace. Pokud jsou požáry příliš řídké, mohou rostliny dozrát, senesce a zemřou, aniž by kdy uvolnili své semeno.

Režimy požáru se mohou měnit s prostorovými a časovými odchylkami v topografii, podnebí a palivu. Pochopení historického režimu požáru je důležité pro pochopení a předvídání budoucích změn režimu požáru a interakcí mezi ohněm a podnebím.[2]

Vlastnosti

Klasifikace požárního režimu podle typu ekosystému. Závažnost a frekvence požáru souvisí s typem vegetace.[3]

Režimy požáru se vyznačují řadou faktorů, včetně složení vegetace, struktury paliva, klima a počasí vzory a topografie. Protože požární režimy jsou vysoce závislé na krajině a ekosystému, ve kterém se vyskytují, neexistuje pro požární režimy žádná standardní klasifikace. Avšak charakteristiky, jako jsou ty popsané níže, se běžně používají k charakterizaci režimů požáru v širokém měřítku.[2] K popisu charakteristik požárního režimu lze použít i další faktory, jako jsou postupné etapy po rušení a typy předchozího řízení krajiny. Podnebí má přímý dopad na frekvenci, velikost a závažnost požárů a zároveň ovlivňuje strukturu a složení vegetace. Na požární režimy má vliv také topografie, expozice svahu, správa krajiny a vznícení (které může být způsobeno člověkem nebo bleskem).[4]

Ačkoli se charakteristiky požárních režimů mohou lišit podle regionálních rozdílů, minimálně jsou požární režimy charakterizovány na základě posouzení dopadů na vegetaci (vážnost) a kdy a jak často v dané krajině dochází k požárům (vyjádřeno jako interval požáru a rotace ohně). Závažnost požáru je dopad požáru na ekosystém, což může zahrnovat stupeň vegetativní úmrtnosti, hloubku popálení nebo jiné faktory, které mohou být specifické pro dané místo. Interval požáru je počet let mezi požáry a je velmi závislý na prostorových měřítcích. Rotace požáru je měřítkem množství požáru v krajině (doba potřebná ke spálení oblasti o velikosti studované oblasti). Statistika rotace požáru se nejlépe používá pro velké oblasti, které mapovaly historické požární události.[5]

Jiné klasifikace požárního režimu mohou zahrnovat požární typ (například pozemní požáry, povrchové požáry a požáry korun), velikost požáru, intenzita požáru, sezónnost a stupeň variability v rámci požárních režimů. Pozemní požáry používají zářící spalování hořet organická hmota v půdě. Povrchové požáry hoří listové stelivo, spadlé větve a zemní rostliny. Korunní požáry hoří až k horní vrstvě listoví stromů.[6] Intenzita požárního vedení je energie uvolněná na jednotku měření za jednotku času a obvykle se jedná o popis hořícího hoření.[4] Sezónnost je časové období v průběhu roku, kdy se paliva konkrétního ekosystému mohou vznítit.[7]

Prostorové a časové měřítka

Režimy požáru lze charakterizovat širokou škálou prostorových a časových měřítků, která se mohou pohybovat od místně specifických až po regionální měřítka a od několika let do tisíců let. Pochopení variability požárního režimu v těchto stupnicích je zásadní pro pochopení současných a budoucích požárních režimů. Je třeba rozlišovat mezi „historií požárů“ a „historickými požárními režimy“. Historie požáru je obecnější pojem, který měří frekvenci požárů v krajině. V závislosti na dostupnosti dat nemusí být vždy možné popsat typ nebo závažnost těchto minulých požárních událostí. Historické požární režimy popisují charakteristiky požárů napříč krajinou a vztah a interakce mezi strukturou a procesy ekosystému.[2]

LANDFIRE (Landscape Fire and Resource Management Planning Tools), je program spolupráce mezi americkým ministerstvem zemědělství a ministerstvem vnitra, který poskytuje geoprostorová data o charakteristikách režimu požáru, jako je vegetace, stanoviště, zdroje uhlíku / jímky, oheň atd. se používá k mapování požárních událostí a sledování účinků požárního režimu v širokém měřítku.

Mapování

Nedávnou historii požáru lze zaznamenat na požární mapy a atlasy, často za použití dálkový průzkum Země. The Kanadská národní požární databáze je záznamem velkých požárních událostí od roku 1980, je první celostátní databází svého druhu. Zahrnuje bodová umístění všech požárů větších než 200 ha z let 1959–1999. Spojené státy mají Monitorování trendů v projektu Burn Severity (MTBS) která využívá satelitní data k mapování požárů od roku 1984. MTBS mapuje závažnost požáru ve spálených oblastech a poskytuje standard v obvodech požáru a závažnosti pro všechny požáry v USA. Aplikace pro projekty, jako jsou tyto, se používají při modelování interakcí mezi požárním podnebím a vegetací.[8]

Klasifikace nástroje LANDFIRE (Landscape Fire and Resource Management Planning Tools) je dalším příkladem systému mapování a modelování používaného v USA, který shromažďuje a analyzuje vegetativní, požární a palivové charakteristiky požárních režimů v různých zemích. LANDFIRE je jedinečný v tom, že k analýze rozdílů mezi minulými a současnými charakteristikami využívá jak historické, tak současné režimy. Popisuje požární režimy na základě jejich četnosti a závažnosti požáru, což pomáhá detekovat změny v požárních režimech v průběhu času, což je užitečné při hodnocení účinků požárního klimatu v regionálním a krajinném měřítku.[9]

Stárnutí minulých požárních událostí

Viz také: Historie požáru

Pochopení historických režimů požáru může být obtížné, protože údaje o historii požáru nejsou vždy spolehlivé nebo dostupné. Minulé požární události lze identifikovat pomocí analýzy jizev na stromech, věkového rozložení porostů, vzorků dřevěného uhlí nebo vegetačních změn pozorovaných po dlouhou dobu. Zkoumání minulých požárních událostí a historických požárních režimů poskytuje prostředky k dlouhodobému zkoumání trendů ve vegetaci a interakcích požáru a podnebí. Variabilitu a interakce požár-podnebí-vegetace požárních režimů lze zkoumat podrobněji a v mnohem delších časových obdobích (tisíce let) než jen na několik desetiletí, jak je prokázáno zkoumáním historických požárních záznamů. Studie zjistily silné korelace mezi minulým podnebím a frekvencí a rozsahem požáru pomocí těchto historických metod stárnutí požáru.[10]

Ačkoli jsou údaje o historii požáru užitečné pro pochopení minulých režimů požáru, změny v řízení požáru, podnebí a vegetace neumožňují pokračování stejných režimů požáru do budoucnosti. Modely, které zkoumají minulé vztahy požár - klima, jsou nejlepšími prediktory budoucích změn režimu požáru.[10]

Účinky změněného požárního režimu

Biota kteří jsou schopni přežít a přizpůsobit se svým konkrétním požárním režimům, mohou získat významné výhody: schopnost znovu dorůst silnější, větší ochranu před požárem a chorobami nebo nový prostor pro růst v dříve obsazených lokalitách.[1] Se změnou požárního režimu mohou druhy začít trpět.[1][11] Snížení intervalů střelby negativně ovlivňuje schopnost druhů usmrcených ohněm zotavit se na úroveň před narušením, což vede k delší době zotavení. Některé druhy, jako např resproutery, lépe odolávají měnícím se požárním režimům ve srovnání s povinnými secími stroji. Mnoho druhů zabitých ohněm však nemusí být schopno se zotavit, pokud v průběhu času přetrvávají zkrácené intervaly střelby.[11] Prodloužené intervaly střelby negativně ovlivní druhy přizpůsobené ohni, z nichž některé závisí na požáru při reprodukci. U rostlinných společenstev přizpůsobených ohni s korunovými požáry nahrazujícími porosty dochází k náboru v prvním roce po požární události.

Klimatická změna

Snímky NASA ukazující vzájemný vztah klimatu a ohně. Aktivní požáry jsou reprezentovány červenými tečkami.[12]

Klimatická změna ovlivnilo režimy požárů globálně, přičemž modely promítly vyšší frekvence požárů a snížily růst rostlin v důsledku teplejšího a suššího podnebí. Předpokládá se, že to ovlivní dřeviny netolerující oheň, zejména snížením náboru, růstu a přežití rostlin, což zkrátí intervaly požáru v těchto krajinách a způsobí vyhynutí nebo vyhynutí rostlin. Nedávný model identifikující dopady změny klimatu a změněných režimů požáru a rostlinných komunit předpovídá, že vyhynutí dřevin se zvýší, což způsobí změny ve struktuře ekosystému, složení a ukládání uhlíku. Předpokládá se, že interakce mezi požárem a podnebím měnícího se podnebí sníží obnovu populace rostlin pouze v závislosti na produkci osiva pro opětovnou populaci. Jak se klima mění na teplejší a suchší, nábor sazenic může být špatný nebo vůbec neexistuje. Tento posun náboru po požáru znamená, že snížení srážek způsobí zvýšení suchých let nebo let náchylných k suchu, což způsobí snížení pravděpodobnosti náboru osiva. Toto snížení náboru osiva se také zhoršuje zvýšenou závažností požáru.[13]

Předpokládá se, že teplejší podnebí zvýší aktivitu požáru a prodlouží období požárů na celém světě. Předpokládá se, že se roční počet dní extrémního požáru zvýší, protože zvyšující se teploty, snížená relativní vlhkost, zvýšené rychlosti větru a zvýšené množství suchého paliva mají za následek vyšší intenzitu a závažnost požáru. Tyto změny zkrátí intervaly požáru, což sníží čas rostlin na hromadění semen a potenciálně umožní výběr více hořlavých druhů.[14] Výsledek těchto posunů intervalu střelby byl studován globálně. Studie v jihovýchodní Austrálii zjistila, že rozsáhlé ztráty popela po prodloužených obdobích požárů spálily 87% rozsahu druhů. Následné opětovné popáleniny nezralého horského popela vedly k úplnému selhání regenerace a přeměně lesního porostu na keře a louky.[15] Tyto vzorce byly pozorovány také ve středomořských lesích v západní části Severní Ameriky chaparral regionech. Tyto klimatické posuny ve spojení se zvýšenou frekvencí požárů a kratšími intervaly požárů způsobují, že vegetativní společenství mění svou rychlost růstu, reprodukce a snižují míru náboru po narušení.[13]

Příklady

Bushfire je zvláště důležitý v Austrálie, kde se velká část vegetace vyvinula v přítomnosti pravidelných požárů způsobených Domorodý praxe farmářství. Výsledkem je, že složky vegetace jsou přizpůsobeny konkrétnímu požárnímu režimu a jsou na něm závislé. Narušení tohoto požárního režimu může ovlivnit jejich přežití. Příkladem druhů závislých na požárním režimu je Banksia druh, který je citlivý na oheň a pozdní. U druhů Banksia oheň také spouští uvolňování osiva a zajišťuje obnovu populace. V ideálním požárním režimu by rostlina musela mít dostatek času na zrání a vybudování přiměřeně velké banky osiva, než jej další oheň zabije a spustí uvolnění osiva.

The Kalifornie chaparral a lesy ekoregion, pokrývající velkou část Stát USA, je pro optimální zdraví a obnovu závislý na pravidelných přírodních požárech.[3] Studie ukázala, že rostoucí venkovsko-městské okraje rozhraní a potlačení požárů praktiky minulého století vedly ke zvýšené zranitelnosti vůči méně častým a závažnějším požárům. Studie tvrdila, že potlačení požáru zvýšilo palivo v jehličnatých lesích. [4] Po analýze Kalifornské celostátní databáze historie požárů z let 1910–1999 bylo ve skutečnosti zjištěno, že frekvence požárů a spálená oblast neklesla, dále se velikost požáru nezvýšila.[16] Podle studie provedené Chaparralem hašení požáru, na rozdíl od hašení požáru v jehličnatých lesích, neovlivnilo režim přirozeného požáru. Geologický průzkum Spojených států.

Invazivní druhy

Cheatgrass

Jedním příkladem invazivního druhu, který změnil režim požáru v západní Severní Americe, je Bromus tectorum.[17] Historické intervaly návratnosti ohně v pelyňku Snake River Plain byly 60–110 let, ale v současnosti kvůli přítomnosti podváděcí trávy hoří každých 5 let.[17] Cheatová tráva je nepřetržitým zdrojem paliva, čímž se mění palivové vlastnosti ekosystému. Častý oheň znemožňuje úplné zotavení původní vegetace.[17]

Brazilský pepř

Brazilské pepřové stromy zasahují do původních rostlinných komunit po celém jihovýchodě USA a způsobují změny v četnosti a závažnosti režimů a ekosystémů požárů.[18]

Dalším příkladem invazivních druhů ovlivňujících režimy požáru je rozšíření Brazilský pepř (Schinus terebinthifolia) na původních rostlinných společenstvích. Rostlina, která pochází z Brazílie, Argentiny a Paraguaye, byla představena jako okrasný druh a nyní se etablovala v oblastech i mimo svůj rodný areál. Populace existují v Austrálii, Jižní Africe, Středomoří, jižní Asii a jihovýchodních Spojených státech. Brazilský pepř se často vyskytuje v narušených půdách a substrátech a často překonává tvorbu původních rostlinných společenstev monokultura - podobné podmínky. Jižní Florida poblíž Národní park Everglades byl obzvláště ovlivněn svým rozšířením, přičemž některé studie uvádějí pouze 7 druhů v okruhu (6) 100 m2 pozemky. Když se brazilský pepř přesouvá do oblasti, vytváří vrstvu pod vrchlíkem, která často překonává trávy a druhy půdního pokryvu. Tím se mění vegetativní pokryv a hustoty krajiny, což přispívá ke změně požárního režimu.[19]

Brazilské papriky jsou přizpůsobeny ohni a po požáru produkují rychle rostoucí klíčky, ačkoli velikost a hustota porostu jsou důležité pro stanovení reakce po požáru, přičemž mladší rostliny mají vyšší úmrtnost.[19] Četnost střelby hraje určitou roli v brazilském založení pepře, přičemž oblasti častých požárů vykazují nižší množství rostliny na rozdíl od oblastí, které nejsou pravidelně spáleny. Nedávný model zjistil, že čtyřletý interval návratnosti požáru vyhyne počáteční 100 pepřovou ženskou populaci do 25 let.[20] V oblastech, kde se vyskytuje brazilský pepř, byly požární režimy výrazně pozměněny kvůli vyloučení požáru a lidskému osídlení. Historicky tyto oblasti zaznamenaly časté požáry nízké závažnosti. Brazilský pepř může vytvářet zastíněný vlhký podrost a snižovat jemné palivové zatížení v oblastech historicky častého požáru, což zvyšuje interval zpětného ohně, což negativně ovlivňuje komunitu rostlin přizpůsobenou požáru.[19]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Pyne, Stephen (Červen 2002). „Jak rostliny používají oheň (a jsou jimi využívány)“. NOVA Online.
  2. ^ A b C d Morgan, Penelope; Hardy; Swetnam; Rolliny; Long (1999). „Mapování požárních režimů v čase a prostoru: Porozumění hrubým a jemným požárním vzorům“ (PDF). International Journal of Wildland Fire. 10: 329–342 - prostřednictvím Google Scholar.
  3. ^ Brown, James K .; Smith, Jane Kapler (2000). Wildland Fire in Ecosystems: Effects of Fire on Flora. Gen. Tech. Rep. RMRS-GTR-42-vol. 2. Ministerstvo zemědělství, lesnictví, výzkumná stanice Rocky Mountain.
  4. ^ A b Taylor, Alan H .; Skinner, Carl N. (2003). „Prostorové vzorce a kontroly historických požárních režimů a struktury lesů v pohoří Klamath“. Ekologické aplikace. 13 (3): 704–719. doi:10.1890 / 1051-0761 (2003) 013 [0704: spacoh] 2.0.co; 2.
  5. ^ Baker, William (2009). Ekologie ohně v krajině skalnatých hor. Island Press. str. 131–163. ISBN  978-1597261838.
  6. ^ „Šíření ohně“. nps.gov. Služba národního parku. Citováno 23. října 2016.
  7. ^ Brooks, Matthew; et al. (2004). „Účinky invazivních mimozemských rostlin na požární režimy“. BioScience. 54 (7): 677–688. doi:10.1641 / 0006-3568 (2004) 054 [0677: eoiapo] 2.0.co; 2.
  8. ^ Rollins, Matthew G .; Keane, Robert E .; Parsons, Russell A. (2004). "Mapování paliv a režimů požáru pomocí dálkového průzkumu Země, simulace ekosystémů a modelování gradientů". Ekologické aplikace. 14: 75–95. doi:10.1890/02-5145.
  9. ^ „LANDFIRE Program: Home“. www.landfire.gov. Citováno 2017-11-09.
  10. ^ A b Whitlock, Cathy; Higuera; McWethy; Briles (2010). „Paleoekologické pohledy na ekologii požáru: přehodnocení koncepce požárního režimu“ (PDF). Otevřený ekologický deník. 3: 6–23 - prostřednictvím Google Scholar.
  11. ^ A b Enright, Neal J .; Fontaine, Joseph B .; Lamont, Byron B .; Miller, Ben P .; Westcott, Vanessa C. (01.11.2014). „Odolnost a odolnost vůči změně klimatu a požárního režimu závisí na funkčních vlastnostech závodu“. Journal of Ecology. 102 (6): 1572–1581. doi:10.1111/1365-2745.12306. ISSN  1365-2745.
  12. ^ NASA (1997-09-18), Anglicky: Satelitní data a snímky, jako jsou ty, které jsou prezentovány na tomto snímku Země, poskytují vědcům komplexnější pohled na vzájemně související systémy a klima Země. K vytvoření tohoto obrazu přispěly čtyři různé satelity. Širokoúhlý zorný úhel pro sledování moře (SeaWiFS) poskytl vrstvu obrazu země a je skutečnou barevnou složkou suchozemské vegetace za bezmračných podmínek od 18. září do 3. října 1997. Každá červená tečka nad Jižní Amerikou a Afrikou představuje oheň detekovaný radiometrem Advanced Very High Resolution. Oceánská aerosolová vrstva je založena na údajích NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) a je způsobena spalováním biomasy a větrným prachem nad Afrikou. Mraková vrstva je složena z infračervených snímků ze čtyř geostacionárních meteorologických satelitů - GOA 8 a 9 NOAA, METEOSAT Evropské vesmírné agentury a japonský GMS 5., vyvoláno 2017-12-08
  13. ^ A b Enright, Neal J; Fontaine, Joseph B; Bowman, David MJS; Bradstock, Ross A; Williams, Richard J (2015). „Intervalové stlačení: změněné režimy požárů a demografické reakce interagují a ohrožují perzistenci dřevin při změně klimatu“. Hranice v ekologii a životním prostředí. 13 (5): 265–272. doi:10.1890/140231.
  14. ^ D'Antonio, Carla M .; Vitousek, Peter M. (1992). „Biologické invaze exotických trav, cyklus trávy / ohně a globální změna“. Výroční přehled ekologie a systematiky. 23 (1): 63–87. doi:10.1146 / annurev.es.23.110192.000431.
  15. ^ Bowman, David M. J. S .; Murphy, Brett P .; Neyland, Dominic L. J .; Williamson, Grant J .; Prior, Lynda D. (2014). „Náhlá změna požárního režimu může způsobit celoplošnou ztrátu zralých povinných seťových lesů“. Globální biologie změn. 20 (3): 1008–1015. Bibcode:2014GCBio..20.1008B. doi:10.1111 / gcb.12433. PMID  24132866.
  16. ^ Keeley, Jon E .; Fotheringham, C. J .; Morais, Marco (1999). "Přezkoumání dopadů potlačení požáru na režimy požáru v Bretani". Věda. 284 (5421): 1829–1832. CiteSeerX  10.1.1.78.946. doi:10.1126 / science.284.5421.1829. PMID  10364554.
  17. ^ A b C Whisenant SG. 1990. Měnící se požární frekvence na hadích pláních Idaho: Ekologické a manažerské důsledky. Logan (UT): Ministerstvo zemědělství USA, Forest Service, Intermountain Research Center. Obecná technická zpráva INT-276.
  18. ^ „LANDFIRE Program: Home“. www.landfire.gov. Citováno 2017-12-08.
  19. ^ A b C „Schinus terebinthifolius“. www.fs.fed.us. Citováno 2017-11-09.
  20. ^ Stevens, Jens; Beckage, Brian (2009). „Zpětné vazby ohně usnadňují invazi brazilských pepřů do savan brazilského (Schinus terebinthifolius)“. Nový fytolog. 184: 365–375 - prostřednictvím PubMed.

externí odkazy