Feuerökologie - Fire ecology

Das alte Feuer , das in den San Bernardino Mountains brennt (Bild von der Internationalen Raumstation )

Die Feuerökologie ist eine wissenschaftliche Disziplin, die sich mit natürlichen Prozessen des Feuers in einem Ökosystem und den ökologischen Auswirkungen, den Wechselwirkungen zwischen Feuer und den abiotischen und biotischen Komponenten eines Ökosystems sowie der Rolle als Ökosystemprozess befasst. Viele Ökosysteme, insbesondere Prärie- , Savannen- , Chaparral- und Nadelwälder , haben sich mit Feuer als wesentlichem Beitrag zur Vitalität und Erneuerung von Lebensräumen entwickelt . Viele Pflanzenarten in von Feuer betroffenen Umgebungen benötigen Feuer, um zu keimen, sich zu etablieren oder sich zu vermehren. Die Unterdrückung von Waldbränden eliminiert nicht nur diese Arten, sondern auch die Tiere, die von ihnen abhängig sind.

Kampagnen in den Vereinigten Staaten haben in der Vergangenheit die öffentliche Meinung dahingehend geprägt, dass Waldbrände immer schädlich für die Natur sind. Diese Ansicht basiert auf der überholten Überzeugung, dass Ökosysteme in Richtung eines Gleichgewichts fortschreiten und dass jede Störung, wie z. B. Feuer, die Harmonie der Natur stört. Neuere ökologische Forschungen haben jedoch gezeigt, dass Feuer ein integraler Bestandteil der Funktion und Biodiversität vieler natürlicher Lebensräume ist und dass sich die Organismen innerhalb dieser Gemeinschaften daran angepasst haben, natürlichen Waldbränden zu widerstehen und sogar diese auszunutzen. Allgemeiner gesagt wird Feuer heute als „natürliche Störung“ betrachtet, ähnlich wie Überschwemmungen , Stürme und Erdrutsche , die die Evolution von Arten vorangetrieben und die Eigenschaften von Ökosystemen kontrolliert.

Die Brandbekämpfung kann in Kombination mit anderen vom Menschen verursachten Umweltveränderungen zu unvorhergesehenen Folgen für natürliche Ökosysteme geführt haben. Einige große Waldbrände in den Vereinigten Staaten wurden der jahrelangen Brandbekämpfung und der anhaltenden Expansion der Menschen in an Feuer angepasste Ökosysteme zugeschrieben, aber der Klimawandel ist wahrscheinlicher dafür verantwortlich. Land - Manager sind mit schwierigen Fragen konfrontiert darüber , wie eine natürliche Wiederherstellung Feuerregime , aber verheerende Feuer zu brennen erlaubt ist die am wenigsten teuer und wahrscheinlich die effektivste Methode.

Eine Kombination von Fotos, die an einem Fotopunkt bei Florida Panther NWR aufgenommen wurden. Die Fotos sind Panoramafotos und decken eine 360-Grad-Ansicht von einem Überwachungspunkt ab. Diese Fotos reichen von Pre-Burn bis 2 Jahre nach dem Brennen.

Feuerkomponenten

Ein Feuerregime beschreibt die Eigenschaften von Feuer und wie es mit einem bestimmten Ökosystem interagiert. Seine "Schwere" ist ein Begriff, den Ökologen verwenden, um sich auf die Auswirkungen eines Feuers auf ein Ökosystem zu beziehen. Ökologen können dies auf viele Arten definieren, aber eine Möglichkeit ist die Schätzung der Pflanzensterblichkeit. Feuer kann auf drei Ebenen brennen. Erdfeuer werden durch Böden brennen, die reich an organischer Substanz sind. Oberflächenbrände brennen durch totes Pflanzenmaterial, das auf dem Boden liegt. Kronenfeuer werden in den Spitzen von Sträuchern und Bäumen brennen. Ökosysteme erleben im Allgemeinen eine Mischung aus allen dreien.

Brände brechen oft während einer Trockenzeit aus, aber in einigen Gebieten können Waldbrände auch häufig während einer Jahreszeit auftreten, in der Blitze vorherrschen. Die Häufigkeit, mit der ein Feuer an einem bestimmten Ort über einen Zeitraum von Jahren auftritt, ist ein Maß dafür, wie häufig Waldbrände in einem bestimmten Ökosystem sind. Es wird entweder als durchschnittlicher Abstand zwischen Bränden an einem bestimmten Standort oder als durchschnittlicher Abstand zwischen Bränden in einem äquivalenten angegebenen Gebiet definiert.

Definiert als die pro Längeneinheit der Feuerlinie freigesetzte Energie (kW m ⁻¹ ), kann die Waldbrandintensität entweder als

• das Produkt von
  • die lineare Streurate (ms ⁻¹ ),
  • die geringe Verbrennungswärme (kJ kg ⁻¹ ),
  • und die verbrannte Brennstoffmasse pro Flächeneinheit,
• oder kann aus der Flammenlänge abgeschätzt werden.

Radiata-Kiefernplantage brannte während der alpinen Buschfeuer im Osten Victorias 2003 , Australien

Abiotische Reaktionen

Brände können Böden durch Erhitzungs- und Verbrennungsprozesse beeinträchtigen. Abhängig von den durch die Verbrennungsprozesse verursachten Temperaturen der Böden treten unterschiedliche Effekte auf – von der Verdunstung von Wasser in den unteren Temperaturbereichen über die Verbrennung organischer Bodensubstanz bis hin zur Bildung von pyrogener organischer Substanz, auch Holzkohle genannt.

Brände können durch eine Vielzahl von Mechanismen Veränderungen der Bodennährstoffe verursachen, darunter Oxidation, Verflüchtigung, Erosion und Auswaschung durch Wasser, aber das Ereignis muss normalerweise bei hohen Temperaturen stattfinden, damit ein erheblicher Nährstoffverlust eintritt. Die im Boden vorhandene Menge an Nährstoffen wird jedoch in der Regel durch die anfallende Asche erhöht und diese schnell verfügbar gemacht, im Gegensatz zur langsamen Freisetzung von Nährstoffen durch Zersetzung. Das Abplatzen von Gestein (oder thermisches Abblättern ) beschleunigt die Verwitterung des Gesteins und möglicherweise die Freisetzung einiger Nährstoffe.

Ein Anstieg des pH-Wertes des Bodens nach einem Brand wird häufig beobachtet, höchstwahrscheinlich aufgrund der Bildung von Kalziumkarbonat und der anschließenden Zersetzung dieses Kalziumkarbonats zu Kalziumoxid, wenn die Temperaturen noch höher werden. Es könnte auch an dem erhöhten Kationengehalt im Boden aufgrund der Asche liegen, der den pH-Wert des Bodens vorübergehend erhöht . Die mikrobielle Aktivität im Boden könnte auch aufgrund der Erwärmung des Bodens und des erhöhten Nährstoffgehalts im Boden zunehmen, obwohl Studien auch einen vollständigen Verlust von Mikroben auf der obersten Bodenschicht nach einem Brand festgestellt haben. Insgesamt werden Böden nach Bränden durch Säureverbrennung basischer (höherer pH-Wert) . Durch das Antreiben neuartiger chemischer Reaktionen bei hohen Temperaturen kann Feuer sogar die Textur und Struktur von Böden verändern, indem es den Tongehalt und die Porosität des Bodens beeinflusst .

Die Entfernung der Vegetation nach einem Brand kann verschiedene Auswirkungen auf den Boden haben, wie z. Weniger Blätter, die den Regen abfangen, führen auch dazu, dass mehr Regen die Bodenoberfläche erreicht, und da weniger Pflanzen das Wasser aufnehmen, kann der Wassergehalt in den Böden zunehmen. Es kann jedoch festgestellt werden, dass Asche im trockenen Zustand wasserabweisend sein kann und daher der Wassergehalt und die Verfügbarkeit möglicherweise nicht wirklich steigen.

Biotische Reaktionen und Anpassungen

Pflanzen

Lodgepole-Tannenzapfen

Pflanzen haben viele Anpassungen entwickelt , um mit Feuer fertig zu werden. Von diesen Anpassungen ist wahrscheinlich Pyriszenz eine der bekanntesten , bei der die Reifung und Freisetzung von Samen ganz oder teilweise durch Feuer oder Rauch ausgelöst wird; Dieses Verhalten wird oft fälschlicherweise als Serotinie bezeichnet , obwohl dieser Begriff wirklich die viel breitere Kategorie der Samenfreisetzung bezeichnet, die durch jeden Reiz aktiviert wird. Alle pyriszierenden Pflanzen sind serotinös, aber nicht alle serotinösen Pflanzen sind pyrisierend (einige sind nekriszent, hygrisierend, xerisierend, soliszent oder eine Kombination davon). Andererseits ist die durch Trigger aktivierte Keimung von Samen nicht mit Pyriszenz zu verwechseln; es ist als physiologische Ruhe bekannt .

In Chaparral Gemeinden in Süd - Kalifornien , zum Beispiel, haben einige Pflanzen Blätter in brennbaren Ölen beschichtet , die ein intensives Feuer fördern. Diese Hitze lässt ihre durch Feuer aktivierten Samen keimen (ein Beispiel für Ruhe) und die jungen Pflanzen können dann aus dem Mangel an Konkurrenz in einer verbrannten Landschaft Kapital schlagen. Andere Pflanzen haben durch Rauch aktivierte Samen oder durch Feuer aktivierte Knospen. Die Zapfen der Lodgepole-Kiefer ( Pinus contorta ) sind dagegen pyrisierend: Sie sind mit einem Harz versiegelt, das ein Feuer wegschmilzt und die Samen freisetzt. Viele Pflanzenarten, einschließlich des schattentoleranten Riesenmammutbaums ( Sequoiadendron giganteum ), benötigen Feuer, um Lücken im Vegetationsdach zu machen, die Licht hereinlassen, damit ihre Sämlinge mit den schattentoleranteren Sämlingen anderer Arten konkurrieren und sich so etablieren können sich. Da ihre stationäre Natur jegliche Feuervermeidung ausschließt, dürfen Pflanzenarten nur feuerintolerant, feuertolerant oder feuerbeständig sein.

Feuerunverträglichkeit

Feuerintolerante Pflanzenarten neigen dazu, leicht entzündlich zu sein und werden durch Feuer vollständig zerstört. Einige dieser Pflanzen und ihre Samen können nach einem Brand einfach aus der Gemeinschaft verblassen und nicht zurückkehren; andere haben sich angepasst, um sicherzustellen, dass ihre Nachkommen in der nächsten Generation überleben. "Obligate Sämaschinen" sind Pflanzen mit großen, durch Feuer aktivierten Samenbanken, die nach einem Brand schnell keimen, wachsen und reifen, um die Samenbank vor dem nächsten Brand zu reproduzieren und zu erneuern. Samen können das Rezeptorprotein KAI2 enthalten, das durch das vom Feuer freigesetzte Wachstumshormon Karrikin aktiviert wird .

Feuertoleranz. Typisches Nachwachsen nach einem australischen Buschfeuer

Feuertoleranz

Feuertolerante Arten sind in der Lage, einer gewissen Verbrennung standzuhalten und trotz Feuerschäden weiter zu wachsen. Diese Pflanzen werden manchmal als „ Rerouter “ bezeichnet . Ökologen haben gezeigt, dass einige Arten von Resroutern zusätzliche Energie in ihren Wurzeln speichern, um die Erholung und das erneute Wachstum nach einem Brand zu unterstützen. Zum Beispiel beginnt der Mountain Grey Gum- Baum ( Eukalyptus cypellocarpa ) nach einem australischen Buschfeuer , eine Masse von Blatttrieben von der Basis des Baumes bis zum Stamm nach oben zu produzieren, wodurch er wie ein vollständig bedeckter schwarzer Stock aussieht mit jungen, grünen Blättern.

Feuer Beständigkeit

Feuerbeständige Pflanzen erleiden während eines charakteristischen Brandregimes wenig Schaden. Dazu gehören große Bäume, deren brennbare Teile hoch über Oberflächenbränden liegen. Die ausgewachsene Ponderosa-Kiefer ( Pinus ponderosa ) ist ein Beispiel für eine Baumart, die unter einem natürlich milden Feuerregime praktisch keinen Kronenschaden erleidet, da sie ihre unteren, empfindlichen Äste im Laufe der Reife abwirft .

Tiere, Vögel und Mikroben

Eine gemischte Gruppe von Falken, die in und um ein Buschfeuer jagen

Wie Pflanzen zeigen Tiere eine Reihe von Fähigkeiten, um mit Feuer umzugehen, aber sie unterscheiden sich von den meisten Pflanzen darin, dass sie dem tatsächlichen Feuer ausweichen müssen, um zu überleben. Obwohl Vögel beim Nisten anfällig sein können, sind sie im Allgemeinen in der Lage, einem Feuer zu entkommen; tatsächlich profitieren sie oft davon, dass sie auf der Flucht vor einem Feuer Beute nehmen und verbrannte Gebiete anschließend schnell wieder besiedeln können. Tatsächlich sind viele Wildtierarten weltweit auf wiederkehrende Brände in feuerabhängigen Ökosystemen angewiesen, um Lebensraum zu schaffen und zu erhalten. Einige anthropologische und ethno-ornithologische Beweise deuten darauf hin, dass bestimmte Arten von feuersuchenden Greifvögeln absichtlich Feuer ausbreiten können, um Beute auszuspülen. Säugetiere sind oft in der Lage, vor einem Feuer zu fliehen oder Schutz zu suchen, wenn sie sich eingraben können. Amphibien und Reptilien können Flammen vermeiden, indem sie sich in den Boden graben oder die Höhlen anderer Tiere verwenden. Vor allem Amphibien können in Wasser oder sehr nassem Schlamm Zuflucht suchen.

Einige Arthropoden suchen auch während eines Feuers Schutz, obwohl die Hitze und der Rauch einige von ihnen tatsächlich anziehen können, zu ihrer Gefahr. Mikrobielle Organismen im Boden variieren in ihrer Hitzetoleranz, können aber ein Feuer mit größerer Wahrscheinlichkeit überleben, je tiefer sie sich im Boden befinden. Eine geringe Feuerintensität, ein schneller Durchgang der Flammen und ein trockener Boden helfen ebenfalls. Eine Zunahme der verfügbaren Nährstoffe nach dem Ende des Brandes kann zu größeren mikrobiellen Gemeinschaften führen als vor dem Brand. Die generell höhere Hitzetoleranz von Bakterien gegenüber Pilzen ermöglicht es, dass sich die Diversität der Bodenmikrobenpopulation nach einem Brand in Abhängigkeit von der Schwere des Brandes, der Tiefe der Mikroben im Boden und dem Vorhandensein von Pflanzenbewuchs ändert. Bestimmte Pilzarten, wie Cylindrocarpon destructans, scheinen von Verbrennungsverunreinigungen nicht betroffen zu sein, die die Wiederbesiedelung von verbranntem Boden durch andere Mikroorganismen hemmen können, und haben daher eine höhere Chance, Brandstörungen zu überleben und sich dann wieder anzusiedeln und andere Pilzarten zu verdrängen danach.

Feuer und ökologische Sukzession

Das Feuerverhalten ist in jedem Ökosystem unterschiedlich und die Organismen in diesen Ökosystemen haben sich entsprechend angepasst. Allgemein lässt sich sagen, dass Feuer in allen Ökosystemen ein Mosaik unterschiedlicher Lebensräume schafft , mit Bereichen, die von gerade erst verbrannten bis zu denen reichen, die seit vielen Jahren vom Feuer unberührt sind. Dies ist eine Form der ökologischen Sukzession, bei der eine frisch gebrannte Stätte nach der Zerstörung durch das Feuer kontinuierliche und gerichtete Besiedlungsphasen durchläuft. Ökologen charakterisieren Sukzession in der Regel durch die sukzessive auftretenden Veränderungen der Vegetation. Nach einem Brand werden die ersten Arten, die sich wieder besiedeln, diejenigen mit Samen, die bereits im Boden vorhanden sind, oder solche mit Samen, die schnell in das verbrannte Gebiet gelangen können. Dies sind im Allgemeinen schnell wachsende krautige Pflanzen, die Licht benötigen und keine Schattierung vertragen. Im Laufe der Zeit werden langsamer wachsende, schattentolerante Gehölze einige der krautigen Pflanzen verdrängen. Nadelbäume sind oft frühsukzessive Arten, während breitblättrige Bäume sie häufig ersetzen, wenn kein Feuer vorhanden ist. Daher sind viele Nadelwälder selbst auf wiederkehrende Brände angewiesen.

Verschiedene Pflanzen-, Tier- und Mikrobenarten sind darauf spezialisiert, verschiedene Stadien dieses Abfolgeprozesses zu nutzen, und durch die Schaffung dieser verschiedenen Arten von Flecken ermöglicht das Feuer eine größere Anzahl von Arten in einer Landschaft. Die Bodeneigenschaften werden ein Faktor bei der Bestimmung der spezifischen Natur eines an Feuer angepassten Ökosystems sein, ebenso wie Klima und Topographie.

Beispiele für Brände in verschiedenen Ökosystemen

Wälder

Leichte bis moderate Feuer brennen im Wald Unterholz , Entfernen von kleinen Bäumen und krautige Bodendecker . Schwere Feuer brennen in die Kronen der Bäume und töten den größten Teil der vorherrschenden Vegetation. Kronenbrände können eine Unterstützung durch Bodenbrennstoffe erfordern, um das Feuer in der Baumkrone aufrechtzuerhalten (passive Kronenbrände), oder das Feuer kann unabhängig von jeglicher Bodenbrennstoffunterstützung in der Baumkrone brennen (ein aktives Kronenfeuer). Feuer mit hoher Schwere schafft komplexe frühe serale Waldlebensräume oder Baumstämme mit hoher Biodiversität. Wenn ein Wald häufig brennt und dadurch weniger Pflanzenstreu aufgebaut wird, steigen die unterirdischen Bodentemperaturen nur geringfügig an und sind für tief im Boden liegende Wurzeln nicht tödlich. Obwohl andere Eigenschaften eines Waldes die Auswirkungen von Bränden auf ihn beeinflussen, spielen Faktoren wie Klima und Topographie eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Brandschwere und des Brandausmaßes. Brände breiten sich in Dürrejahren am stärksten aus, sind am stärksten in den oberen Hängen und werden durch die Art der wachsenden Vegetation beeinflusst.

Wälder in Britisch-Kolumbien

In Kanada bedecken Wälder etwa 10 % der Landfläche und beherbergen dennoch 70 % der Vogel- und Landsäugetierarten des Landes. Natürliche Feuerregime sind wichtig, um eine vielfältige Ansammlung von Wirbeltierarten in bis zu zwölf verschiedenen Waldtypen in British Columbia zu erhalten . Verschiedene Arten haben sich angepasst, um die verschiedenen Stadien der Sukzession, des Nachwachsens und der Habitatveränderung zu nutzen, die nach einer Brandepisode auftreten, wie zum Beispiel umgestürzte Bäume und Trümmer. Die Eigenschaften des anfänglichen Feuers, wie Größe und Intensität, führen dazu, dass sich der Lebensraum danach unterschiedlich entwickelt und beeinflusst, wie Wirbeltierarten die verbrannten Flächen nutzen können.

Buschland

Durch Blitze ausgelöste Waldbrände treten häufig in Buschland und Grasland in Nevada auf .

Strauch Brände konzentrieren typischerweise im Oberteil und Ausbreitung kontinuierlich , wenn die Sträucher nahe genug beieinander sind. Buschland ist typischerweise trocken und anfällig für Ansammlungen von hochflüchtigen Brennstoffen, insbesondere an Hängen. Brände folgen dem Weg der geringsten Feuchtigkeit und der größten Menge an totem Brennmaterial. Die ober- und unterirdischen Bodentemperaturen bei einer Verbrennung sind im Allgemeinen höher als bei Waldbränden, da die Verbrennungszentren näher am Boden liegen, dies kann jedoch stark variieren. Häufige Pflanzen in Buschland oder Chaparral sind Manzanita , Gemse und Coyote Brush .

Kalifornien Buschland

Das kalifornische Buschland, allgemein bekannt als Chaparral , ist eine weit verbreitete Pflanzengemeinschaft von niedrig wachsenden Arten, die typischerweise in trockenen abfallenden Gebieten der California Coast Ranges oder den westlichen Ausläufern der Sierra Nevada liegt . Es gibt eine Reihe von gewöhnlichen Sträuchern und Baumstrauchformen in dieser Vereinigung, darunter Salal , Toyon , Kaffeebeere und Westliche Gifteiche . Die Regeneration nach einem Brand ist normalerweise ein wichtiger Faktor bei der Assoziation dieser Arten.

Südafrikanische Fynbos-Buschland

Fynbos- Buschland kommt in einem kleinen Gürtel in ganz Südafrika vor . Die Pflanzenarten in diesem Ökosystem sind sehr vielfältig, jedoch sind die meisten dieser Arten obligatorische Sämaschinen, dh ein Feuer führt zur Keimung der Samen und die Pflanzen beginnen dadurch einen neuen Lebenszyklus. Diese Pflanzen haben coevolved als Reaktion auf Feuer und nährstoffarmen Böden in obligate seeders. Da Feuer in diesem Ökosystem weit verbreitet ist und der Boden nur über begrenzte Nährstoffe verfügt, ist es für Pflanzen am effizientesten, viele Samen zu produzieren und dann beim nächsten Feuer zu sterben. Viel Energie in Wurzeln zu investieren, um das nächste Feuer zu überleben, wenn diese Wurzeln wenig zusätzlichen Nutzen aus dem nährstoffarmen Boden ziehen können, wäre weniger effizient. Es ist möglich, dass die schnelle Generationszeit, die diese obligaten Sämaschinen aufweisen, zu einer schnelleren Evolution und Artbildung in diesem Ökosystem geführt hat, was zu seiner sehr vielfältigen Pflanzengemeinschaft geführt hat.

Wiesen

Grasland brennt leichter als Wald- und Strauchökosysteme, wobei sich das Feuer durch die Stängel und Blätter von krautigen Pflanzen bewegt und den darunter liegenden Boden selbst bei hoher Intensität nur leicht erwärmt. In den meisten Grünlandökosystemen ist Feuer die primäre Zersetzungsmethode und damit entscheidend für das Recycling von Nährstoffen . In einigen Graslandsystemen wurde Feuer erst zum primären Zersetzungsmodus, nachdem große wandernde Herden mit Verbiss oder grasender Megafauna aufgrund des Raubdrucks verschwunden waren. In Ermangelung funktioneller Gemeinschaften großer wandernder Herden pflanzenfressender Megafauna und begleitender Raubtiere kann eine übermäßige Nutzung von Feuer zur Erhaltung der Graslandökosysteme zu übermäßiger Oxidation, Kohlenstoffverlust und Wüstenbildung in anfälligen Klimazonen führen. Einige Grünlandökosysteme reagieren schlecht auf Feuer.

Nordamerikanisches Grasland

In Nordamerika tragen feueradaptierte invasive Gräser wie Bromus tectorum zu einer erhöhten Feuerhäufigkeit bei, die einen selektiven Druck auf einheimische Arten ausübt. Dies ist ein Problem für Grasland im Westen der Vereinigten Staaten .

In weniger trockenen Grünlandansiedlungen wirkten Feuer in Verbindung mit der Beweidung, um ein gesundes Grünlandökosystem zu schaffen, was sich an der Ansammlung organischer Bodensubstanz zeigt, die durch Feuer erheblich verändert wurde. Das Hochgras- Prärie-Ökosystem in den Flint Hills im Osten von Kansas und Oklahoma reagiert positiv auf die derzeitige Nutzung von Feuer in Kombination mit Beweidung.

Savanne in Südafrika

In der Savanne von Südafrika , haben vor kurzem verbrannte Flächen neues Wachstum , das im Vergleich zu älteren, härteren Gräsern schmackhaft und nahrhaft Futter bietet. Dieses neue Futter lockt große Pflanzenfresser aus Gebieten mit unverbranntem und beweidetem Grünland an, das durch ständige Beweidung kurz gehalten wurde. Auf diesen unverbrannten "Rasen" können nur Pflanzenarten bestehen, die an starke Beweidung angepasst sind; Aber die Ablenkung durch die neu verbrannten Flächen ermöglicht es, dass grasintolerante Gräser in die Rasenflächen zurückwachsen, die vorübergehend aufgegeben wurden, sodass diese Arten innerhalb dieses Ökosystems bestehen bleiben können.

Langblättrige Kiefernsavanne

Gelbe Kannenpflanze ist abhängig von wiederkehrenden Bränden in Küstensavannen und Flachwäldern.

Ein Großteil des Südostens der Vereinigten Staaten war einst offener langblättriger Kiefernwald mit einem reichen Unterwuchs an Gräsern, Seggen, fleischfressenden Pflanzen und Orchideen. Die obigen Karten zeigen, dass diese Ökosysteme (als blassblau codiert) die höchste Feuerhäufigkeit aller Habitate aufwiesen, einmal pro Jahrzehnt oder weniger. Ohne Feuer dringen Laubwaldbäume ein, und ihr Schatten beseitigt sowohl die Kiefern als auch das Unterholz. Einige der typischen Pflanzen, die mit Feuer in Verbindung gebracht werden, sind die gelbe Kannenpflanze und die Rosenpogonie . Die Häufigkeit und Vielfalt solcher Pflanzen hängt eng mit der Brandhäufigkeit zusammen. Auch seltene Tiere wie Gopher-Schildkröten und Indigo-Schlangen sind von diesen offenen Gras- und Flachwäldern abhängig . Daher ist die Wiederherstellung von Bränden eine Priorität, um die Artenzusammensetzung und die biologische Vielfalt zu erhalten.

Feuer in Feuchtgebieten

Obwohl es seltsam erscheinen mag, werden viele Arten von Feuchtgebieten auch durch Feuer beeinflusst. Dies geschieht in der Regel in Dürreperioden. In Landschaften mit Torfböden, wie beispielsweise in Mooren, kann das Torfsubstrat selbst brennen und Löcher hinterlassen, die sich als neue Teiche mit Wasser füllen. Feuer, die weniger intensiv sind, entfernen angesammelten Abfall und ermöglichen anderen Feuchtgebietspflanzen, sich aus vergrabenen Samen oder aus Rhizomen zu regenerieren. Feuchtgebiete, die von Feuer beeinflusst werden, umfassen Küstensümpfe , feuchte Prärien, Torfmoore , Überschwemmungsgebiete , Präriesümpfe und Flachwälder . Da Feuchtgebiete große Mengen Kohlenstoff in Torf speichern können, ist die Feuerhäufigkeit großer nördlicher Moore mit Prozessen verbunden, die den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre kontrollieren, und mit dem Phänomen der globalen Erwärmung. Gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) ist in Feuchtgebieten reichlich vorhanden und spielt eine entscheidende Rolle in ihrer Ökologie. In den Florida Everglades ist ein erheblicher Teil der DOC "aufgelöste Holzkohle", was darauf hindeutet, dass Feuer eine entscheidende Rolle in Feuchtgebietsökosystemen spielen kann.

Feuerunterdrückung

Feuer erfüllt viele wichtige Funktionen in an Feuer angepassten Ökosystemen. Feuer spielt eine wichtige Rolle für den Nährstoffkreislauf, die Erhaltung der Vielfalt und die Habitatstruktur. Die Unterdrückung von Feuer kann zu unvorhergesehenen Veränderungen in Ökosystemen führen, die sich oft nachteilig auf die von diesem Lebensraum abhängigen Pflanzen, Tiere und Menschen auswirken. Waldbrände, die aufgrund von Brandbekämpfung von einem historischen Brandregime abweichen, werden als "uncharakteristische Brände" bezeichnet.

Chaparral-Gemeinschaften

Ein Feuerwehrauto nähert sich im Juli 2021 beim Tumbleweed Fire in der Nähe von Los Angeles einem schwelenden Buschwerk

Im Jahr 2003 kam es in Südkalifornien zu starken Waldbränden von Chaparral . Hunderte von Häusern und Hunderttausende Hektar Land gingen in Flammen auf. Extremes Feuerwetter (niedrige Luftfeuchtigkeit, niedrige Brennstofffeuchtigkeit und starker Wind) und die Ansammlung von abgestorbenem Pflanzenmaterial aus 8 Jahren Dürre trugen zu einem katastrophalen Ergebnis bei. Obwohl einige behauptet haben, dass die Brandbekämpfung zu einem unnatürlichen Aufbau von Brennstoffladungen beigetragen hat, hat eine detaillierte Analyse der historischen Branddaten gezeigt, dass dies möglicherweise nicht der Fall war. Brandbekämpfungsmaßnahmen hatten es versäumt, Feuer aus dem südkalifornischen Chaparral auszuschließen. Untersuchungen, die Unterschiede in der Feuergröße und -häufigkeit zwischen Südkalifornien und Baja zeigen, wurden verwendet, um zu implizieren, dass die größeren Brände nördlich der Grenze das Ergebnis von Brandbekämpfung sind, aber diese Meinung wurde von zahlreichen Ermittlern in Frage gestellt und wird von der Mehrheit nicht mehr unterstützt von Brandökologen.

Eine Folge der Brände im Jahr 2003 war die zunehmende Dichte invasiver und nicht-heimischer Pflanzenarten, die schnell verbrannte Gebiete besiedelten, insbesondere solche, die bereits in den letzten 15 Jahren verbrannt wurden. Da Sträucher in diesen Gemeinschaften an ein bestimmtes historisches Feuerregime angepasst sind, können veränderte Feuerregime den selektiven Druck auf Pflanzen verändern und invasive und nicht heimische Arten begünstigen, die die neuen Bedingungen nach dem Feuer besser nutzen können.

Auswirkungen auf Fische

Der Boise National Forest ist ein US-amerikanischer Nationalforst im Norden und Osten der Stadt Boise, Idaho . Nach mehreren ungewöhnlich großen Waldbränden wurden unmittelbar negative Auswirkungen auf Fischpopulationen beobachtet, die insbesondere kleine und isolierte Fischpopulationen gefährdeten. Langfristig scheint Feuer jedoch Fischlebensräume zu verjüngen, indem es hydraulische Veränderungen verursacht, die Überschwemmungen verstärken und zur Schlammentfernung und zur Ablagerung eines günstigen Lebensraumsubstrats führen. Dies führt zu größeren Nachfeuerpopulationen der Fische, die in der Lage sind, diese verbesserten Gebiete wieder zu besiedeln. Aber obwohl Feuer im Allgemeinen günstig erscheint für Fischpopulationen in diesen Ökosystemen, die intensivere Wirkung von uncharakteristischem verheerenden Feuer, in Kombination mit der Fragmentierung von Populationen durch menschliche Barrieren Zerstreuung wie Wehre und Damm, wird eine Bedrohung für die Fischbestände darstellt.

Feuer als Managementinstrument

Vorgeschriebene Verbrennung in Oak Savannah in Iowa

Wiederherstellungsökologie ist der Name für den Versuch, einige der Veränderungen, die der Mensch in einem Ökosystem verursacht hat, umzukehren oder abzumildern. Kontrolliertes Brennen ist ein Werkzeug, das derzeit als Mittel zur Wiederherstellung und Verwaltung große Aufmerksamkeit erhält. Das Anwenden von Feuer auf ein Ökosystem kann Lebensräume für Arten schaffen, die durch die Brandbekämpfung negativ beeinflusst wurden, oder Feuer kann als eine Möglichkeit zur Bekämpfung invasiver Arten verwendet werden, ohne auf Herbizide oder Pestizide zurückzugreifen. Es wird jedoch diskutiert, was Staatsmanager anstreben sollten, um ihre Ökosysteme wiederherzustellen, insbesondere ob "natürlich" vormenschlich oder voreuropäisch bedeutet. Die Nutzung des Feuers durch die Ureinwohner Amerikas , nicht das natürliche Feuer, bewahrte historisch die Vielfalt der Savannen Nordamerikas . Wann, wie und wo Führungskräfte Feuer als Führungsinstrument einsetzen sollten, ist umstritten.

Die Shortgrass-Prärie der Great Plains

Eine Kombination aus starker Viehweide und Feuerbekämpfung hat die Struktur, Zusammensetzung und Vielfalt des Kurzgras-Prärie-Ökosystems in den Great Plains drastisch verändert , was es Holzarten ermöglicht, viele Gebiete zu dominieren und feuerintolerante invasive Arten zu fördern. In semiariden Ökosystemen, in denen die Zersetzung von Holzmaterial langsam erfolgt, ist Feuer entscheidend für die Rückführung von Nährstoffen in den Boden und die Aufrechterhaltung einer hohen Produktivität des Graslandes.

Obwohl Brände während der Wachstums- oder Ruhezeiten auftreten können , ist ein kontrolliertes Feuer während der Ruhezeit am effektivsten, um die Gras- und Strauchbedeckung , die Artenvielfalt und die Nährstoffaufnahme der Pflanzen in Kurzgraswiesen zu erhöhen. Manager müssen jedoch auch berücksichtigen, wie invasive und nicht einheimische Arten auf Feuer reagieren, wenn sie die Integrität eines einheimischen Ökosystems wiederherstellen wollen. Zum Beispiel kann Feuer nur im Sommer die invasive gefleckte Flockenblume ( Centaurea maculosa ) auf der Michigan-Tallgrass-Prärie kontrollieren, da dies die Zeit im Lebenszyklus der Flockenblume ist, die für ihr reproduktives Wachstum am wichtigsten ist.

Nadelmischwälder in der US Sierra Nevada

In gemischten Nadelwäldern in der Sierra Nevada der Vereinigten Staaten gab es früher Feuerwiederkehrintervalle, die je nach lokalem Klima von 5 Jahren bis zu 300 Jahren reichten. Niedrigere Lagen hatten häufigere Feuerrückkehrintervalle, während höhere und feuchtere Lagen viel längere Intervalle zwischen den Bränden aufwiesen. Die amerikanischen Ureinwohner neigten dazu, im Herbst und Winter Feuer zu legen, und Land in einer höheren Lage wurde im Allgemeinen nur im Sommer von den amerikanischen Ureinwohnern besetzt.

Finnische boreale Wälder

Der Rückgang von Lebensraum und Qualität hat dazu geführt, dass viele Artenpopulationen von der Internationalen Union für Naturschutz auf die Rote Liste gesetzt wurden. Laut einer Studie zur Waldbewirtschaftung finnischer borealer Wälder kann die Verbesserung der Lebensraumqualität von Gebieten außerhalb von Reservaten die Erhaltungsbemühungen der vom Aussterben bedrohten totholzabhängigen Käfer unterstützen. Diese Käfer und verschiedene Pilzarten brauchen beide tote Bäume, um zu überleben. Alte Wälder können diesen besonderen Lebensraum bieten. Die meisten borealen Waldgebiete in Fennoskandin werden jedoch für Holz genutzt und sind daher ungeschützt. Untersucht wurde der Einsatz von kontrollierter Verbrennung und Baumhaltung einer Waldfläche mit Totholz und deren Auswirkung auf die gefährdeten Käfer. Die Studie ergab, dass die Anzahl der Arten nach dem ersten Jahr der Bewirtschaftung im Vergleich zur Behandlung vor dem Brand in Bezug auf Abundanz und Reichtum zugenommen hat. Der Käferreichtum nahm im folgenden Jahr an Standorten mit hohem Baumbestand und reichlich Totholz weiter zu. Die Korrelation zwischen Waldbrandmanagement und erhöhten Käferpopulationen zeigt einen Schlüssel zum Erhalt dieser Roten-Listen-Arten.

Australische Eukalyptuswälder

Ein Großteil des alten Eukalyptuswaldes in Australien ist zum Schutz bestimmt. Die Bewirtschaftung dieser Wälder ist wichtig, da Arten wie Eucalyptus grandis zum Überleben auf Feuer angewiesen sind. Es gibt einige Eukalyptusarten, die keinen Lignotuber haben, eine Wurzelquellstruktur , die Knospen enthält, aus denen dann neue Triebe sprießen können. Bei einem Brand hilft ein Lignotuber bei der Wiederherstellung der Anlage. Da einige Eukalyptusbäume diesen speziellen Mechanismus nicht haben, kann die Waldbrandbekämpfung hilfreich sein, indem sie fruchtbaren Boden schafft, Konkurrenten tötet und Samen freisetzt.

Verwaltungsrichtlinien

Vereinigte Staaten

Feuer Politik in den Vereinigten Staaten umfasst die Bundesregierung, einzelne Landesregierungen, Stammes-Regierungen, Interessengruppen und die breite Öffentlichkeit. Die neue föderale Perspektive zur Feuerpolitik entspricht den Fortschritten in der Ökologie und geht in Richtung der Ansicht, dass viele Ökosysteme für ihre Vielfalt und für die ordnungsgemäße Aufrechterhaltung ihrer natürlichen Prozesse auf Störungen angewiesen sind. Obwohl die Sicherheit des Menschen beim Brandmanagement immer noch oberste Priorität hat, beinhalten die neuen Ziele der US-Regierung eine langfristige Betrachtung der Ökosysteme. Die neueste Richtlinie ermöglicht es Managern, den relativen Wert von Privateigentum und Ressourcen in bestimmten Situationen abzuschätzen und ihre Prioritäten entsprechend zu setzen.

Eines der Hauptziele im Brandmanagement ist die Verbesserung der öffentlichen Aufklärung, um die „ Smoky Bear “-Brandbekämpfungsmentalität zu unterdrücken und der Öffentlichkeit die Vorteile regelmäßiger Naturbrände näher zu bringen.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links

• US Forest Service: Feuerökologie
• USGS Western Ecological Research Center - Feuerökologie
• Yellowstone National Park - Feuerökologie
• Die Website des Naturschutzes für Feuerwehrleute - Fire Ecology
• Die Global Fire Initiative des Nature Conservancy - Fire Ecology
• Das Internationale Journal für Wildland Fire
• Zeitschrift für Feuerökologie
• Feuer- und Umweltforschungsanwendungen
• Wortspion - Pyrogeographie