Śledzenie regenerujących skutków dobrego ognia

Kilka mil na południe od słynnego Glacier Point w Yosemite, otoczonego efektownymi granitowymi kopułami, leży Basen Illilouette. Ten niewielki odcinek gór Sierra Nevada stał się czymś w rodzaju laboratorium przeciwpożarowego, miejscem, w którym od 1972 r. dopuszcza się naturalne pożary. W przeciwieństwie do długo wspieranego programu gaszenia pożarów, który dominuje w amerykańskich lasach od końca XIX wieku , w wyniku czego powstają gęste i niezdrowe lasy, historia dorzecza Illilouette opowiada o korzyściach, jakie naturalny ogień może wnieść do krajobrazu.

Gabrielle Boisramé z DRI, ekohydrolog i inżynier środowiska, bada ten obszar od ponad dziesięciu lat. Projekt rozpoczął się podczas jej doktoratu, kiedy ekolog zajmujący się pożarami zauważył rośliny mokradłowe rosnące w śladzie spalonego lasu. Zwrócił się do hydrologów, aby pomogli odkryć, jak pożary zmieniły sposób przemieszczania się wody przez ten obszar, a Boisramé wkrótce miała swój projekt rozprawy doktorskiej. Wiedziała, że ​​ta praca ma szersze implikacje niż zrozumienie, w jaki sposób pożary zmieniają życie roślinne rosnące w spalonych lasach, ponieważ góry Sierra Nevada są jednym z najważniejszych źródeł słodkiej wody w kraju.

„Ten projekt jest naprawdę ważny, ponieważ Sierra Nevada dostarcza większość wody w Kalifornii, co pozwala temu stanowi uprawiać wiele produktów spożywczych przeznaczonych dla całego świata” – mówi Boisramé. „Zmniejszenie rozmiaru pożaru chroni jakość wody”.

Tłumiący ogień podsycał dzisiejsze piekło

W przeszłości lasy Kalifornii często płonęły pod wpływem uderzeń piorunów i rdzennych społeczności. Pożary te były stosunkowo niewielkie i paliły się powoli, pozostawiając większość roślinności nienaruszoną. Lasy przystosowały się do tych częstych pożarów, a wiele drzew stanowych i innych roślin wymaga kiełkowania ognia (w tym sekwoje, sekwoje, wiele dębów, cyprysów i niektóre świerki). W jednym z badań oszacowano, że przed 1800 rokiem w państwie płonęło ponad 1,8 miliona hektarów rocznie. Dla porównania, to prawie tyle, ile ziemi spalono w całym kraju w latach 1994–2004.

Ten wzorzec zmienił się pod koniec XIX wieku, kiedy rząd Stanów Zjednoczonych zdecydował, że pożary należy gasić agresywnie, sądząc, że taka polityka ochroni krajowe dostawy drewna. Dziesięciolecia tłumienia pożarów, które nastąpiły, doprowadziły do ​​​​powstania gęstych lasów pokrytych gęstym podszytem. Jednak gęste drzewa są bardziej podatne na choroby i suszę, a rośliny podszytu wysychają w miesiącach letnich, zapewniając paliwo dla szczególnie dużych i gorących pożarów, które widzimy dzisiaj. Spośród 20 największych pożarów w zapisanej historii Kalifornii tylko jeden miał miejsce przed rokiem 2000.

W latach sześćdziesiątych XX wieku pożary wymknęły się spod kontroli i stawały się coraz trudniejsze do ugaszenia. Niektórzy badacze zaczęli podnosić alarm w związku z metodami gaszenia pożarów i opowiadać się za zarządzaniem parkami narodowymi skupionym na ekosystemie. Służba Parku Narodowego zmieniła swoją politykę w 1968 roku, uznając ogień za niezbędny proces ekologiczny i określając, kiedy należy pozwolić na płonięcie pożarów. W odpowiedzi parki narodowe Sequoia, Kings Canyon i Yosemite szybko utworzyły obszary eksperymentów z ogniem, w tym basen Illilouette Creek. Te laboratoria zajmujące się pożarami naturalnymi dostarczają naukowcom najlepszych, długoterminowych informacji na temat tego, jak pożary przekształcają ekosystemy.

„Tak rzadko się zdarza, że ​​badania mogą trwać dłużej niż kilka lat, więc to wspaniale, że mogę tu ćwiczyć już od dziesięciu lat i że mamy dane z lat 70. XX wieku, kiedy po raz pierwszy rozpoczęto ten naturalny eksperyment” – dodał. – mówi Boisramé. „Te długoterminowe zbiory danych są bardzo ważne, ponieważ w tym wszystkim chodzi o spojrzenie z szerszej perspektywy, a nie tylko na to, co stanie się z aktualnie płonącym pożarem”.

Naturalne pożary palą się inaczej niż oparzenia kontrolowane, zapewniając większą „różnorodność pirodystyczną” lub bardziej zróżnicowane nasilenie oparzeń. Odkąd park uruchomił program eksperymentów przeciwpożarowych w dorzeczu Illilouette, ponad połowa obszaru spłonęła w wyniku pożarów.

Zmieniony krajobraz

Aby zbadać, jak częste oparzenia zmieniają dorzecze Illilouette, Boisramé i jej zespół zainstalowali sprzęt monitorujący do śledzenia głębokości pokrywy śnieżnej, przepływów strumieni, wilgotności gleby i szeregu innych pomiarów ekologicznych. Wykorzystują także zdjęcia satelitarne do śledzenia zmian w krajobrazie z kosmosu. Wszystkie te informacje pokazują, że pożar przywrócił stan basenu Illilouette w stopniu niespotykanym od ponad stulecia. Gęste lasy przerzedzają się, a ich części ustępują miejsca kwitnącym łąkom i terenom podmokłym, co zapewnia większą różnorodność biologiczną.

Zdrowsze lasy okazują się również bardziej odporne na suszę, owady i choroby oraz są mniej podatne na wywoływanie poważnych, niszczycielskich pożarów. Kluczem do transformacji jest sposób, w jaki cieńsze lasy chronią pokrywę śnieżną i wspierają większy przepływ strumieni.

„Byłem zaskoczony, jak dramatyczny jest wpływ na pokrywę śnieżną” – mówi Boisramé. „Wiele badań pokazuje, że po pożarach spada mniej śniegu ze względu na ciemne, spalone powierzchnie i popiół, który topi śnieg. Jednak w dłuższej perspektywie, wiele lat po pożarze, sytuacja wydaje się zmieniać. W rakietach śnieżnych dotarłbym do Illilouette Dorzecze i zobacz gołą ziemię w niektórych miejscach porośniętą gęstą pokrywą drzew, a następnie w odległości 30 metrów dalej, na otwartym, spalonym terenie, na którym pozostały tylko resztki drzew, śnieg byłby głęboki na kilka stóp”.

Roślinność wpływa na głębokość, rozmieszczenie i trwałość pokrywy śnieżnej na wiele sposobów. Po pierwsze, rośliny przechwytują padający śnieg — większa pokrywa roślinna oznacza, że ​​liście i gałęzie zatrzymują więcej śniegu. Osłona drzew chroni również śnieg znajdujący się pod nim przed promieniowaniem słonecznym. Jednak same drzewa pochłaniają promienie słoneczne i emitują część tej energii na zewnątrz, do otaczającego śniegu, co powoduje, że narciarze tak bardzo obawiają się powstawania studni. Więcej roślin to także więcej wody przekazywanej z gleby do atmosfery w drodze transpiracji.

Boisramé twierdzi, że niewielkie szczeliny między drzewami wydają się zapewniać najlepsze warunki dla głębszej i trwalszej pokrywy śnieżnej w lasach. Na obszarach, gdzie las zamienił się w tereny podmokłe, pokrywa śnieżna jest jeszcze głębsza i trwalsza. „Na bardziej otwartych obszarach śnieg utrzymuje się dłużej, ponieważ jest mniej przechwytywania i mniej promieniowania długofalowego emitowanego przez drzewa” – mówi. „Zaczynamy to dostrzegać, przyglądając się także większej liczbie obszarów wokół zlewni”.

Ponieważ temperatury w miesiącach letnich są coraz wyższe, ochrona pokrywy śnieżnej staje się coraz ważniejsza, aby ten naturalny górski zbiornik mógł dostarczać wodę do otaczającego regionu aż do następnej zimowej burzy. USGS posiada mierniki strumienia tuż za basenem Illilouette oraz w trzech innych pobliskich lokalizacjach, które mierzą przepływ strumienia od ponad wieku.

W górnej rzece Merced, do której większość swoich dopływów dociera z Illilouette, przepływ strumieni jest bardziej spójny niż w pozostałych rzekach i we wszystkich tych rzekach odnotowano spadek od 6 do 12%. Boisramé twierdzi, że wskazuje to, że częstsze oparzenia mogą zmniejszać zapotrzebowanie roślinności na wodę w Illilouette w porównaniu z gęstszymi lasami w okolicznych basenach. Badania wykazały, że lasy iglaste Sierra Nevada wymagają aż czterokrotnie więcej wody niż łąki i tereny podmokłe.

Wolno topniejąca pokrywa śnieżna sprawia również, że gleby na tym obszarze są bardziej wilgotne, co pomaga zapobiegać suszom, które mogą powodować bardziej ekstremalne pożary. Tylko w 2015 r. w południowej części Sierra Nevada susza zabiła ponad 10,5 miliona drzew iglastych. Sprzęt monitorujący Boisramé zmierzył sposób, w jaki wilgoć gleby jest chroniona w latach, gdy pokrywa śnieżna zalega później w miesiącach letnich, na przykład latem po rekordowych opadach śniegu w 2023 r.

„Poinformowanie władz leśnych jest tak naprawdę głównym celem tej pracy – sprawdzenie, co się stało 50 lat po rozpoczęciu tego naturalnego eksperymentu?” – mówi Boisramé. „Czy osiągnął zamierzone cele?”

Lekcje z Illilouette

Praca Boisramé jest obiecująca w zakresie sposobów współpracy naukowców i zarządców lasów w celu ograniczenia rosnącego ryzyka niszczycielskich pożarów w zmieniającym się klimacie. Walka z ogniem ogniem może stanowić okazję do zmniejszenia ryzyka wynikającego z większych, poważniejszych oparzeń, przy jednoczesnym wspieraniu zrównoważonych ekosystemów i ochronie zbiorników pokrywy śnieżnej. Jej zdaniem strategia może pomóc innym górskim regionom na zachodzie stojącym przed podobnymi wyzwaniami.

„Mamy nadzieję, że nasze wyniki dadzą zarządcom lasów dodatkowy powód do wypróbowania tego podejścia na większej liczbie obszarów” – mówi Boisramé. „Dzięki temu będziemy mogli lepiej zorientować się, gdzie strategia sprawdza się dobrze, a gdzie może mieć mniejszy wpływ. Ten projekt jest doskonałym przykładem współpracy naukowców i menedżerów w miejscu, na którym opinii publicznej bardzo zależy”.