Выжить или погибнуть: Исследование устойчивости лесов к пожарам

В 1988 году пожары охватили более миллиона акров национального парка Йеллоустон и прилегающих земель. Однако последние три десятилетия леса парка — устойчивые экосистемы из видов, адаптированных к периодическим сильным пожарам — восстанавливались. В этом году несколько новых пожаров (включая Мейпл, Баффало и Берри) охватили эти молодые сосновые леса. Обычно сильные пожары здесь разделяет век или более, поэтому неизвестно, как лес восстановится после нового пожара всего через 28 лет.

Моника Тёрнер и Джилл Джонстон в этом месяце представили в журнале Frontiers in Ecology and the Environment концептуальную основу, чтобы помочь ученым лучше тестировать, понимать и прогнозировать, когда леса достаточно устойчивы для восстановления, а когда сочетание условий может кардинально изменить лесные ландшафты. «Это новая норма. Мы должны предвидеть, как всё изменится», — говорит Тёрнер.

Ученые рассматривают эту основу как инструмент для экологов, поскольку прогнозировать, как леса будущего будут реагировать на традиционные нарушения (например, пожары) в условиях меняющегося климата и распространения инвазивных видов, остается сложной задачей. «Мы не можем позволить себе ждать 30, 40, 50 лет, чтобы увидеть, что произойдет», — отмечает Тёрнер.

В анализе ученые выделяют концепцию экологической памяти лесов, которая включает как адаптации к огню (например, серотиновые шишки, открывающиеся от жары — «наследие информации»), так и материальные остатки после нарушений (например, мертвые деревья — «материальное наследие»). Эта память обеспечивает леса устойчивостью, давая строительные блоки для восстановления.

Ученые задаются вопросом, существуют ли ситуации, когда леса теряют способность к восстановлению после «двойного или тройного удара». Например, Тёрнер продолжит изучать Йеллоустон после нынешних пожаров, чтобы выяснить, могут ли леса восстановиться после всего 28 лет роста. Ее предыдущие работы показали, что жаркие и засушливые годы сразу после пожара серьезно затрудняют восстановление.

Примеры со всего мира иллюстрируют проблему: в бореальных лесах на смену белой ели пришла легко воспламеняемая черная ель, увеличивая частоту пожаров; в Миннесоте сильные ветры, сбивающие шишки на землю, могут помешать восстановлению после последующего пожара; а в Новой Зеландии некоторые леса впервые сталкиваются с огнем из-за деятельности человека и не успели к нему адаптироваться.

«Если новая норма выходит за рамки условий, к которым они адаптированы, леса могут потерять устойчивость», — говорит Тёрнер. Это приводит к несоответствию между экологической памятью и нарушениями, которое авторы называют «долгом устойчивости». Его последствия могут проявиться только спустя годы или даже десятилетия после нарушения.

Изучая различные механизмы, снижающие способность лесов к восстановлению, исследователи определили наборы условий, которые могут позволить экологам прогнозировать, когда леса останутся устойчивыми, а когда будут фундаментально изменены. Тёрнер получила новое финансирование от федеральной Объединенной программы по науке о пожарах для проверки этих идей в Скалистых горах.

Кроме того, Тёрнер и её коллеги из Висконсинского университета в Мадисоне запускают новый проект ACES при поддержке инициативы UW2020: WARF Discovery Initiative, направленный на изучение резких изменений в экологических системах США. «Эти проблемы важны не только для западных лесов. С помощью ACES мы хотим оценить вероятность быстрых изменений в лесах, озерах и сельском хозяйстве, чтобы предвидеть их влияние на дикую природу, хранение углерода, качество воды и будущие лесные ресурсы», — заключает Тёрнер.