Warum sind Brände in Teilen der Vereinigten Staaten ein Problem? Ein kürzlich in Ecosphere veröffentlichtes Trio von Artikeln befasst sich mit dieser Frage aus verschiedenen Blickwinkeln.

Moloney und Kollegen starten in den Wüsten Mojave und Sonora im Südwesten der Vereinigten Staaten. Sie stellen fest, dass die Wüsten normalerweise kein Lauffeuerproblem haben. In einer Wüste gibt es tendenziell weniger Biomasse zu verbrennen als anderswo. Dies scheint sich in den letzten Jahren geändert zu haben. Vor 2005 gab es viele Jahre mit überdurchschnittlichen Niederschlägen. Dann kam ein Lauffeuer. Das Team von Moloney hat untersucht, was sich mit den Regenfällen verändert hat, und invasive Arten gefunden. Das Beispiel, das sie geben, ist Schimus arabicus ein Gras, das sich vermehren kann, wenn Regen ihm eine Chance gibt. Durch das Anlegen von so viel Masse glauben einige, dass es Feuer viel besser tragen kann als einheimische Pflanzen. Die Botaniker wollten sehen, ob das wirklich stimmt oder nur eine gute Geschichte ist.

Das Team testete die Idee, indem es experimentelle Parzellen in den beiden Wüsten anlegte, die sich auf den einheimischen Larrea tridentata oder Kreosotbusch konzentrierten. Sie wandten verschiedene Szenarien für Niederschlags- und Brandbehandlungen an, um zu sehen, wie sie darauf reagierten.

Am Sonoran-Standort stellten sie fest, dass Regenfälle die Dichte exotischer Pflanzen erhöhten – nicht jedoch am Mojave-Standort. Es gibt keine einfache Lösung. Also, was ist los?

Moloneys Team argumentiert, dass die Wüste komplex ist. Während zum Beispiel die Mojave-Stätte die einheimischen Pflanzen gut gedeihen sah, schnitten sie gut mit den Kreosotbüschen ab. Draußen im Freien wuchsen die invasiven Gräser. Das bedeutet, dass die Büsche nicht mehr so ​​isoliert sind und die Gräser das Feuer von einem Busch zum nächsten tragen können. Das scheint die Antwort zu sein – außer dass die Autoren das auch sagen S. arabicus brennt nicht heiß genug, um Kreosotbüsche in Brand zu setzen.

Während das Gras selbst die Kreosotbüsche nicht entzündet, kann es die Sträucher unter den Büschen entzünden. Diese Sträucher können dann das Feuer an die Kreosotbüsche weitergeben. Aber es gibt noch ein weiteres Problem, Brände auf die erhöhte Biomasse zu schieben. Es wird vorhergesagt, dass die Niederschläge mit der globalen Erwärmung zurückgehen werden. Biomasse sollte also fallen, oder?

Offensichtlich sind nicht alle Jahre gleich. Sie variieren im Niederschlag, und diese Variabilität ist das Problem. Die Autoren schreiben: „Bei höheren Niederschlägen nimmt die Biomasse aufgrund einheimischer Einjähriger zu, die unter Sträuchern wachsen, wodurch mehr Brennstoffe produziert werden, die sich entzünden können und die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass der Kreosotbusch selbst brennt. Ein Jahr mit erhöhtem Niederschlag reicht möglicherweise nicht aus, um das Gleichgewicht zu halten, aber wenn auf ein Jahr mit hohem Niederschlag ein zweites Jahr folgt, könnte eine erhöhte Samenproduktion im ersten Jahr zu einer explosiven Biomasseproduktion in einem zweiten Jahr mit erhöhtem Regen führen. weitere Erhöhung der Brennstofflasten und des Brandrisikos. Dies scheint die Situation zu sein, die 2005 zu der historisch schlechten Brandsaison im Wüsten-Südwesten führte … Es gab zwei Jahre mit vermehrten Niederschlägen und sehr große Brände ereigneten sich in Kreosot-Buschland in der Sonora- und Mojave-Wüste …“

Während immer stärkere Waldbrände schlecht für uns sind, sind sie langfristig schlecht für die Pflanzen? Schließlich, Einige Pflanzen brauchen Brände, um Konkurrenten zu entfernen. Es hängt davon ab, wo man hinschaut, und ein anderes Papier in Ecosphere befasst sich kürzlich mit Wyoming.

Der Titel der Arbeit von Mahood und Balch verrät, was sie herausgefunden haben: Wiederholte Brände reduzieren die Pflanzenvielfalt in Wyoming Big Beifuß-Ökosystemen in geringer Höhe (1984–2014)

Die Überraschung in dem Artikel ist, dass wiederholte Brände zwar schlecht für das Beifuß-Ökosystem sind, aber in trockenen und niedrigen Lagen selbst ein Feuer ein Problem darstellt. Die Autoren sagen: „In niedrigerer Höhe A. tridentata ssp. Wyomingensis Systemen zeigen unsere Ergebnisse, dass ein einziges Feuer dieses von Sträuchern dominierte System in ein System verwandeln kann, das hauptsächlich aus eingeführten einjährigen Gräsern und Stauden besteht, und wir zeigen, dass dieser neue Zustand jahrzehntelang bestehen bleiben kann, ohne Anzeichen einer Wiederherstellung des vorherigen Zustands.“

Weitere Brände reduzieren die Biodiversität. Es deutet darauf hin, dass Beifuß nicht gut mit Feuer zurechtkommt. Aber ist das wahr? Mahood und Balch sagen in ihrem Artikel: „Die Meinungsverschiedenheit über die tatsächliche historische Feuerrotation schränkt unsere Fähigkeit ein, festzustellen, ob der große Wyoming-Beifuß feuerempfindlich oder feuerbeständig ist. Diese Frage kann jedoch angesichts der Störung und Wechselwirkung zwischen invasiven einjährigen Gräsern und Bränden irrelevant sein. Wir zeigen, dass Beifuß feuerempfindlich ist, wenn sowohl Feuer als auch invasive einjährige Gräser zusammenwirken. Darüber hinaus zeigen wir, dass ein alternativer exotischer Graszustand sogar mit nur einer einzigen Verbrennung 17 Jahre nach dem Brand bestehen bleiben kann.“

Dies ist ein entscheidender Punkt. Brände verursachen Schäden, aber vielleicht arbeiten exotische Pflanzen daran, die Reparatur von Ökosystemen zu verhindern. Stattdessen nutzen sie die gerodete Landschaft zu ihrem eigenen Vorteil. Aber während Feuer in einigen Teilen der Vereinigten Staaten Probleme verursachen kann, kann ein Mangel an Feuer anderswo ein Problem sein. Dies ist das Thema eines dritten Artikels in Ecosphere.

Stockdale und Kollegen fragen: Könnte die Wiederherstellung einer Landschaft in einen voreuropäischen historischen Vegetationszustand die Brandwahrscheinlichkeit verringern? Anstelle von vordringenden Gräsern betrachten sie vordringende Bäume. Sie schreiben: „Montanregionen im gesamten Westen Nordamerikas haben im vergangenen Jahrhundert eine Zunahme der Schließung von Waldkronen und des Eindringens von Wäldern in Grasland erlebt; Dies wurde dem Klimawandel und der Brandbekämpfung / -ausgrenzung zugeschrieben. Diese Veränderungen bedrohen ökologische Werte und erhöhen möglicherweise die Wahrscheinlichkeit intensiver Waldbrände.“

Das Testgelände für Stockdales Team lag jenseits der Grenze in Süd-Alberta. Die Gruppe restaurierte Bob Creek Wildland, um drei Ideen zu testen. Erstens würde das Zurückschneiden der Baumdecke die Gesamtbrandwahrscheinlichkeit verringern. Dies liegt daran, dass das Feuer verschiedene Vegetationen durchqueren müsste, anstatt durch homogene Lebensräume zu fegen.
Sie dachten auch, dass es ändern würde, welche Bereiche mit größerer Wahrscheinlichkeit brennen würden. Das Entfernen von Brennstoff aus einigen Bereichen sollte dazu führen, dass sie viel weniger wahrscheinlich brennen als ihre Nachbarn. Schließlich dachten sie, es würde die Wahrscheinlichkeit eines hochintensiven Feuers verringern.

Nicht alle Brände sind gleich. Für Stockdale und Kollegen ist ein Feuer mit hoher Intensität ein Feuer, bei dem die Ausgangsleistung mehr als 4000 kW/m beträgt.* Das ist keine willkürliche Zahl. Dies ist der Fall, wenn ein Oberflächenbrand zu einem Kronenbrand wird und Sie Ihre Brandbekämpfungstaktiken ändern müssen.

Die Wissenschaftler haben Bob Creek Wildland 1909 in seinen Zustand zurückversetzt. Die Restaurierung erfolgte 2014, so dass über ein Jahrhundert der Veränderungen zunichte gemacht wurde. Dann schauten sie sich an, wie es brennen würde.

Es ist ausgezeichnet, dass ich wahrscheinlich nie näher als tausend Meilen an das Arbeitszimmer herankommen würde. Abgesehen davon, dass ich kein Botaniker bin, bin ich manchmal auch ein einfacher Denker. Wenn ich testen wollte, wie etwas brennt, würde ich als erstes nach einer Streichholzschachtel suchen. Wenn jemand Intelligenteres mir die Streichhölzer entreißen könnte, dann würde ich mir als nächstes die historischen Aufzeichnungen ansehen. Aber von 2014 bis jetzt ist ein viel zu kurzer Zeitraum, um vernünftige Schlussfolgerungen zu ziehen.

Stockdale und Kollegen hatten eine andere Antwort: „Um die Brandwahrscheinlichkeit und Brandintensität zu modellieren, haben wir Burn-P3 verwendet, ein Monte-Carlo-Simulationsmodell, das auf der Prometheus-Feuerwachstumsmaschine basiert … und die Entzündung und Ausbreitung von Bränden über die Landschaft simuliert. Burn-P3 kombiniert deterministisches Brandwachstum (beeinflusst durch Brennstoffe, Topographie und Wetter) mit probabilistischen Brandauslöseorten, Branddauer und Wetter …“ Im Gegensatz zu anderen Experimenten, bei denen man Brandregime kontrollieren kann, untersuchte Stockdales Team die Wahrscheinlichkeit, wo Feuer beginnen und breiten sich aus. Um vernünftige Muster zu finden, müssen Sie Feuer an verschiedenen Orten beginnen lassen und dann die Landschaft genau zurücksetzen. Das geht in der Realität nicht, also muss es in der Simulation gemacht werden. Sie können jedoch überprüfen, ob Ihr Modell solide ist, indem Sie sehen, ob seine Vorhersagen mit der Ausbreitung von Bränden übereinstimmen, die in einer Jahreszeit natürlich vorkommen.

Die Simulationen ergaben, dass es einen sehr geringen Unterschied in der Gesamtverbrennungswahrscheinlichkeit gab. Was das Team herausfand, war, dass es einen großen Unterschied in der Wahrscheinlichkeit von Bränden hoher Intensität gab. Sie sind um die Hälfte gefallen. In etwa einem Zehntel der Landschaft sank die Wahrscheinlichkeit eines Feuers hoher Intensität auf ein Zehntel der Wahrscheinlichkeit in einem modernen Lebensraum.

Die Autoren sagen: „Die einzige Erklärung für Unterschiede zwischen den beiden Szenarien sind Änderungen in der Geschwindigkeit, mit der sich Brände über die Landschaft bewegen (Ausbreitungsrate), die ausschließlich auf Veränderungen in der Vegetation zurückzuführen ist. Dies liegt daran, dass wir die Anzahl, den Ort und den Zeitpunkt der Zündungen konstant gehalten haben; Brenndauer; und die Wetterbedingungen, unter denen die Feuer brannten.“

Das Modell zeigt auch einige potenzielle Probleme auf: „Allerdings ist auch die Verlagerung hin zu mehr Grünlandbedeckung nicht ohne Risiken, denn während Brände auf Grünland aufgrund geringerer Intensitäten im Allgemeinen leichter zu unterdrücken oder zu kontrollieren sind, wirkt sich die erhöhte Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Brennstoffarten aus Frühling und Herbst können dies sehr schnell ausgleichen. Bei extremen Winden und niedriger Luftfeuchtigkeit können Grünlandbrände praktisch unmöglich einzudämmen sein und sich schnell auf stärker brennende Brennstoffe (Nadelwälder) oder gefährdete Werte in der Nähe ausbreiten. Die Platzierung von Vegetationsbremsen in Windrichtung, die im Allgemeinen die Ausbreitungsraten reduzieren, ist möglicherweise nicht bei allen Wetterbedingungen wirksam.“ Der Wechsel zu extremem Wetter könnte Bränden in Zukunft zusätzliche Unvorhersehbarkeit verleihen.

Stockdale und Kollegen schließen mit einem Punkt, der für alle Papiere gilt. Wir sprechen von der Erhaltung von Landschaften und Lebensräumen mit einem bestimmten Moment als Bezugspunkt. Doch dieser geschützte Lebensraum wird mit einem neuen Klima und anderen Belastungen durch Störungen und Invasionen interagieren. Wenn Sie versuchen, etwas aus der Vergangenheit zu bewahren, könnten Sie am Ende einen weiteren unverwechselbaren Lebensraum für die Zukunft schaffen. Die Autoren schlussfolgern: „Anstatt einfach einen einzelnen Zeitpunkt zu rekonstruieren, wäre eine ideale Lösung, eine Reihe ökologisch nachhaltiger Bedingungen zu bestimmen und den besten Referenzpunkt innerhalb dieser Spanne auszuwählen, der die Landschaftsziele erreicht …“

Die Anforderungen an das Brandmanagement sind komplex. Es gibt biotische und abiotische Faktoren und obendrein soziale Probleme. Wie bei einem Feuer selbst variiert die Sicht auf das Feuermanagement je nach den Zutaten und dem Ort, von dem aus Sie es beobachten. Wenn Sie mehr erfahren möchten, In der Ecosphere-Ausgabe vom Februar 2019 finden Sie viele weitere Artikel zur Feuerökologie.

* Das hat mich überrascht. Ich hatte erwartet, dass die Intensität pro Quadratmeter angegeben wird. Aber Niederschlag ist Länge¹2, also muss ich wahrscheinlich mehr über die Feuerintensität erfahren. Die Quelle Stockdale et al. benutzen ist online verfügbar. Siehe Seite 38.