Когда теплые и засушливые условия приводят к засухе в годы после пожаров, они препятствуют росту и укоренению уязвимых новых саженцев после пожаров. Исследование также показывает, что на восстановление лесов негативно повлияло увеличение расстояний между выгоревшими участками и источниками семян, которые обычно заменяют деревья, потерянные в результате пожара.«Пожары, за которыми следуют теплые и сухие условия, открывают нам окно в будущее», — говорит Брайан Харви, ведущий автор исследования и бывший аспирант Университета Висконсин-Мэдисон в лаборатории Моники Тернер, E.P. Одум, профессор экологии и Вилас, профессор зоологии.
Харви в настоящее время является научным сотрудником Смита в Университете Колорадо в Боулдере.«Судя по всем лучшим имеющимся данным и моделям, а также ожиданиям в отношении будущего климата, мы увидим именно такие пожары и постпожарный климат в будущем», — говорит он.
Новые данные позволяют исследователям лучше понять, как леса могут измениться в ближайшие десятилетия, и могут дать ценную информацию для разработки надежных имитационных моделей. Тернер говорит, что набор данных — который впервые всесторонне демонстрирует влияние засухи на восстановление лесов в контексте меняющегося климата — «предоставляет недвусмысленное свидетельство того, что климатические условия после пожаров действительно имеют значение».Леса Скалистых гор хорошо приспособлены к пожару.
Например, сосна-домик, доминирующий вид на Горном Западе, обладает семенными шишками, которые открываются огнем, при этом каждое дерево при сгорании дает тысячи семян. Однако пока неизвестно, как леса приспособятся к изменяющемуся климату.
«Пожары, за которыми следует засуха — которых мы, скорее всего, увидим больше с изменением климата — действительно создают новый контекст, в котором эти леса не восстанавливаются так быстро», — говорит Харви. «Это двойной удар, потому что даже если семена могут попасть на выжженный участок, они все равно должны выжить, когда они попадут туда. Это может быть намного труднее сделать в более теплом и сухом климате».Интерес лаборатории Тернера к тому, как восстановление лесов после пожара может измениться в будущем, начался летом 2000 года, когда в южной части Йеллоустонского национального парка в Вайоминге вспыхнули большие лесные пожары. Сгорели тысячи акров леса.
Тернер ранее изучала массивные пожары в Йеллоустоуне 1988 года, а летом после пожара на поляне 2000 года она с сотрудниками посещала лес, чтобы собрать как можно больше данных. Они были удивлены, увидев, что плотность деревьев в годы после пожара 2000 года была в 10 раз ниже, чем у сопоставимых лесов, восстановившихся после пожаров 1988 года.Правдоподобное объяснение?
Год после пожара на поляне был необычно жарким и засушливым: выпало всего 30 процентов нормальных летних осадков. Но один пожар, за которым последовало засушливое лето, не смог предоставить данных для строгой проверки теории.К 2013 году, однако, в Скалистых горах возникло несколько хорошо задокументированных пожаров, и тем летом Харви провел полевые исследования в национальных парках Йеллоустоун и Глейшер.
Он и группа исследователей посетили 184 места, где с 1994 по 2003 год произошло 11 лесных пожаров. Работа была волнующей, но и изнурительной, говорит он, поскольку большинство участков находились далеко в отдалении от самых диких мест Америки, а исследовательская группа была стоя на четвереньках, исследует около 10 000 отдельных саженцев деревьев.Команда собрала данные об общем характере леса до пожара и количестве, породах, размере и возрасте деревьев после пожара; почвенный покров на лесной подстилке (например, наличие кустарников или трав) после пожара; и другие качества участка, например, были ли древостоев на более прохладных / влажных склонах, обращенных на север, или на более теплых / сухих склонах, обращенных на юг.Исследователи также обратились к существующим климатическим записям, чтобы оценить степень засухи в каждом месте в течение трех лет сразу после каждого пожара, и изучили расстояние от каждого участка до ближайшего источника семян — других все еще живых деревьев, как правило, за пределами участка сгорания.
«Пройдя по территориям, которые были сожжены не менее 10 лет назад — достаточно времени для роста многих саженцев после пожаров, — мы смогли охарактеризовать, как эти леса, вероятно, будут выглядеть в будущем», — говорит Харви.Они обнаружили, что в целом меньшее количество саженцев деревьев после пожара образуется в годы, когда за пожаром следовала сильная засуха и когда источники семян находились дальше, по сравнению с более прохладными, влажными годами и когда участки сожженных деревьев были ближе к источникам семян.Субальпийские виды деревьев, в том числе ель Энгельмана и субальпийская пихта, пострадали от засухи за пожарами в большей степени, чем виды, которые растут на более теплых, более засушливых низких высотах — например, пихта Дугласа и осина-дрожащая — и те, что находятся на верхней границе деревьев. например, сосна белая.«Теплые / сухие климатические условия, возникшие после пожара, по-настоящему ударили по видам, которые в настоящее время доминируют в субальпийских лесах», — говорит Харви.
Однако одним исключением была сосна ложняк, на которую в меньшей степени повлияла засуха или расстояние от источника семян. Однако эти и другие виды с более низких высот не переместились в высокогорные выжженные районы достаточно быстро, чтобы заменить более чувствительные субальпийские виды деревьев.Это означает, что помимо сдвигов в составе лесов после пожаров в Северных Скалистых горах, плотность лесов, вероятно, также будет ниже в районах, где за пожарами последует засуха, говорит Харви, по крайней мере, в ближайшей и среднесрочной перспективе.Тернер надеется, что результаты будут полезны для землеустроителей, которые регулярно работают с лесными пожарами, которые часто оставляют после себя мозаику из сгоревших и несгоревших деревьев.
Эти острова живых несгоревших деревьев в выжженной пустыне могут служить ценными источниками семян для восстановления лесов, и, по ее словам, их, вероятно, следует оставить нетронутыми.Более крупные цели Харви и Тернера — понять условия, при которых леса могут или не могут восстановиться после пожара, и предвидеть, как лесной ландшафт может выглядеть в следующие несколько десятилетий или столетий.«Деревья растут медленно, и мы не можем просто ждать 100 лет, чтобы получить достаточно возможностей для изучения восстановления лесов после пожаров», — говорит Тернер.
Используя данные исследования, Тернер и ее сотрудники попытаются создать модели для прогнозирования будущих изменений. Она также участвует в экспериментальных попытках понять пороговые значения влажности, которые требуются различным видам деревьев для прорастания и успешного укоренения. Она надеется лучше понять восстановление лесов в контексте климатических прогнозов до середины века.
«Мы хотим разделить это на части, чтобы мы могли предвидеть, какими будут экосистемные услуги (например, хранение углерода и среда обитания диких животных) в будущем, как будет выглядеть ландшафт, что это означает для способности людей воссоздавать и где находятся их сообщества, " она говорит. «Есть много человеческих аспектов, которые проистекают из характера и распределения этих лесов».