Adaptacje przeciwpożarowe - Fire adaptations
Adaptacje ognia to cechy historii życia roślin i zwierząt, które pomagają im przetrwać pożar lub wykorzystać zasoby stworzone przez pożar. Cechy te mogą pomóc roślinom i zwierzętom zwiększyć przeżywalność podczas pożaru i/lub rozmnażać potomstwo po pożarze. Zarówno rośliny, jak i zwierzęta mają wiele strategii przetrwania i rozmnażania się po pożarze.
Adaptacje roślin do ognia
W przeciwieństwie do zwierząt, rośliny nie są w stanie poruszać się fizycznie podczas pożaru. Jednak rośliny mają własne sposoby na przetrwanie pożaru lub odzyskanie sił po pożarze. Strategie można podzielić na trzy typy: odporność (części naziemne przetrwają ogień), regeneracja (unikanie śmiertelności przez kiełkowanie) i rekrutacja (kiełkowanie nasion po pożarze). Ogień pełni rolę filtra, który może dobierać różne cechy reakcji na ogień.
Oprzeć się
Gruba kora
Ogień najbardziej bezpośrednio oddziałuje na rośliny poprzez uszkodzenia cieplne. Jednak nowe badania wskazują, że awaria hydrauliczna zabija drzewa podczas pożaru, a nie tylko przypalenie ognia. Wysoka temperatura odcina dopływ wody do baldachimu i powoduje obumieranie drzewa. Na szczęście gruba kora może chronić rośliny, ponieważ utrzymuje łodygi z dala od wysokiej temperatury. Pod ochroną kory żywa tkanka nie będzie miała bezpośredniego kontaktu z ogniem i zwiększy się przeżywalność roślin. Opór cieplny jest funkcją dyfuzyjności cieplnej kory (właściwość gatunku) i grubości kory (rosnącej wykładniczo wraz z grubością kory). Gruba kora jest powszechna u gatunków przystosowanych do warunków pożarów powierzchniowych lub o niskim nasileniu pożarów . Z drugiej strony, rośliny w koronie lub reżimie pożarowym o wysokim nasileniu zwykle mają cieńszą korę, ponieważ nie ma sensu inwestować w grubą korę, która nie zapewnia przewagi w przetrwaniu.
Samoprzycinające gałęzie
Samoprzycinanie to kolejna cecha roślin odporna na ogień. Samoprzycinające się gałęzie mogą zmniejszyć ryzyko dotarcia ognia z powierzchni do baldachimu, ponieważ paliwo do drabin jest usuwane. Gałęzie samoprzycinające są powszechne w reżimach pożarów powierzchniowych lub o niskim natężeniu.
Wyzdrowieć
Pąki epikormiczne
Pąki Epicormic to pąki uśpione pod korą lub nawet głębiej. Pąki mogą stać się aktywne i rosnąć z powodu stresu środowiskowego, takiego jak pożar lub susza. Ta cecha może pomóc roślinom szybko odzyskać korony po pożarze. Na przykład eukalipty są znane z tej cechy. Kora może zostać usunięta lub spalona przez silne pożary, ale pąki nadal są w stanie kiełkować i regenerować się. Ta cecha jest powszechna w reżimach ogniowych na powierzchni lub o niskim nasileniu.
Lignotuber
Nie wszystkie rośliny mają grubą korę i pąki epikormiczne. Ale w przypadku niektórych krzewów i drzew ich pąki znajdują się pod ziemią, które są w stanie ponownie wykiełkować, nawet gdy łodygi zostaną zabite przez ogień. Lignotuber , drzewiaste struktury wokół korzeni roślin, które zawierają wiele uśpionych pąków i składników odżywczych, takich jak skrobia, są bardzo pomocne dla roślin w regeneracji po pożarze. W przypadku uszkodzenia łodygi przez ogień, pąki wyrosną, tworząc pędy podstawne . Gatunki z lignobulerami są często widywane w reżimach ognistych korony lub o wysokim nasileniu (np. chamise in chaparral ).
Rozprzestrzenianie się klonów
Rozprzestrzenianie się klonów jest zwykle wywoływane przez pożary i inne formy usuwania łodyg nadziemnych. Pąki rośliny matecznej mogą rozwinąć się w pędy podstawowe lub odrosty z korzeni w pewnej odległości od rośliny. Aspen i kalifornijskie sekwoje to dwa przykłady rozprzestrzeniania się klonów. W społecznościach klonalnych wszystkie osobniki rozwijały się wegetatywnie z jednego przodka, a nie rozmnażały się płciowo. Na przykład Pando jest dużą kolonią osiki klonalnej w stanie Utah, która rozwinęła się z pojedynczego drzewa osiki. Obecnie w tej kolonii znajduje się ponad 40 000 pni, a system korzeniowy ma około 80 000 lat.
Rekrut
Serotynia
Serotynia to strategia rozsiewania nasion, w której rozprzestrzenianie się nasion jest stymulowane przez czynniki zewnętrzne (takie jak pożary), a nie przez naturalne dojrzewanie. W przypadku roślin surowiczych nasiona są chronione przez struktury drzewiaste podczas pożarów i kiełkują po pożarze. Cechę tę można znaleźć w rodzajach drzew iglastych zarówno na półkuli północnej, jak i południowej, a także w rodzinach roślin kwitnących (np. Banksia ). Serotynia jest typową cechą w reżimach ognistych korony lub o wysokiej dotkliwości.
Kiełkowanie stymulowane ogniem
Wiele gatunków utrzymuje się w długowiecznych glebowych banku nasion i jest stymulowanych do kiełkowania poprzez skaryfikację termiczną lub ekspozycję na dym.
Kwitnienie stymulowane ogniem
Mniej powszechną strategią jest kwitnienie stymulowane przez ogień .
Rozproszenie
Gatunki o bardzo dużej zdolności do rozpraszania wiatru i produkcji nasion często są pierwszymi przybyszami po pożarze lub innym naruszeniu gleby. Na przykład Fireweed jest powszechny na spalonych obszarach w zachodnich Stanach Zjednoczonych.
Rośliny i reżimy przeciwpożarowe
Reżim ogień wywiera silny filtr, w którym może dojść do gatunków roślin na danym terenie. Na przykład drzewa w reżimach o wysokiej ważności mają zazwyczaj cienką korę, podczas gdy drzewa w reżimach o niskiej ważności mają zazwyczaj grubą korę. Innym przykładem będzie to, że drzewa w warunkach pożaru powierzchniowego mają raczej pąki epikormiczne niż pąki podstawowe. Z drugiej strony rośliny mogą również zmieniać reżimy przeciwpożarowe. Na przykład dęby tworzą warstwę ściółki, która spowalnia rozprzestrzenianie się ognia, podczas gdy sosny tworzą łatwopalną warstwę duff, która zwiększa rozprzestrzenianie się ognia. Co głębsze, skład gatunkowy może wpływać na reżimy pożarowe, nawet gdy klimat pozostaje niezmieniony. Na przykład lasy mieszane składają się z drzew iglastych, a chaparral można znaleźć w Górach Kaskadowych. Drzewa iglaste płoną w przypadku pożarów powierzchniowych o niskim nasileniu, podczas gdy chaparral płonie w przypadku pożarów w koronie o wysokim stopniu nasilenia. Jak na ironię, niektóre drzewa mogą „wykorzystać” ogień, aby pomóc im przetrwać podczas zawodów z innymi drzewami. Na przykład sosny mogą wytwarzać łatwopalne warstwy ściółki, które pomagają im wykorzystać zalety innych, mniej przystosowanych do ognia gatunków.
Ewolucja cech przetrwania ognia
Badania filogenetyczne wykazały, że cechy adaptacyjne do ognia ewoluowały przez długi czas (dziesiątki milionów lat) i te cechy są związane ze środowiskiem. W siedliskach z regularnymi pożarami powierzchniowymi podobne gatunki wykształciły cechy, takie jak gruba kora i samoprzycinające się gałęzie. W reżimach ognia koronowego sosny wyewoluowały w cechy, takie jak zatrzymywanie martwych gałęzi w celu przyciągania ognia. Te cechy są odziedziczone po wrażliwych na ogień przodkach współczesnych sosen. Inne cechy, takie jak serotynia i pobudzające ogień kwitnienie, również ewoluowały przez miliony lat. Niektóre gatunki potrafią wykorzystać palność do ustanowienia swoich siedlisk. Na przykład drzewa wyewoluowane z cechami obejmującymi ogień mogą „poświęcać się” podczas pożarów. Ale powodują również rozprzestrzenianie się pożarów i zabijanie ich mniej łatwopalnych sąsiadów. Za pomocą innych cech adaptacyjnych do ognia, takich jak serotynia, łatwopalne drzewa zajmą lukę stworzoną przez pożary i skolonizują siedlisko.
Adaptacje zwierząt do pożarów
Bezpośredni wpływ pożarów na zwierzęta
Większość zwierząt ma wystarczającą mobilność, aby skutecznie unikać pożarów. Kręgowce, takie jak duże ssaki i dorosłe ptaki, są zazwyczaj zdolne do ucieczki przed ogniem. Jednak młode zwierzęta pozbawione mobilności mogą cierpieć z powodu pożarów i mieć wysoką śmiertelność. Bezkręgowce żyjące na ziemi są mniej narażone na pożary (ze względu na niską dyfuzyjność cieplną gleby), podczas gdy bezkręgowce żyjące na drzewach mogą zostać zabite przez pożary w koronie, ale przetrwają podczas pożarów powierzchniowych. Rzadko zwierzęta są bezpośrednio zabijane przez pożary. Uważa się, że uduszenie jest przyczyną zabijania zwierząt w pożarach Yellowstone w 1988 roku.
Długofalowe skutki pożarów dla zwierząt
Co ważniejsze, pożary mają długotrwały wpływ na środowisko po oparzeniu. Pożary w rzadko palonych lasach deszczowych mogą powodować katastrofy. Na przykład pożary powierzchniowe wywołane przez El Niño w środkowej Amazonii brazylijskiej poważnie wpłynęły na siedliska ptaków i naczelnych. Pożary narażają również zwierzęta na niebezpieczeństwa, takie jak ludzie czy drapieżniki. Ogólnie rzecz biorąc, w siedlisku, w którym wcześniej występowało więcej gatunków podszytowych i mniej otwartych, pożar może zastąpić strukturę fauny bardziej otwartymi gatunkami io wiele mniej podszytowymi gatunkami. Jednak siedlisko normalnie powróci do pierwotnej struktury.
Zwierzęta i reżimy przeciwpożarowe
Tak jak rośliny mogą zmieniać reżimy pożarowe, zwierzęta również mają wpływ na reżimy pożarowe. Na przykład pasące się zwierzęta zużywają paliwo do pożarów i zmniejszają możliwości przyszłych pożarów. Wiele zwierząt odgrywa role projektantów reżimów przeciwpożarowych. Na przykład pieski preriowe to gryzonie, które są powszechne w Ameryce Północnej. Są w stanie opanować pożary, wypasając trawy zbyt krótkie, aby je spalić.
Wykorzystanie ognia przez zwierzęta
Pożary nie zawsze są szkodliwe. Spalone obszary charakteryzują się zazwyczaj lepszą jakością i dostępnością pokarmu dla zwierząt, co przyciąga zwierzęta do pożywienia z pobliskich siedlisk. Na przykład pożary mogą zabijać drzewa, a martwe drzewa przyciągać owady. Ptaki przyciąga obfitość pokarmu i potrafią rozsiewać nasiona roślin zielnych. W końcu rozkwitną również duże zwierzęta roślinożerne. Ponadto duże ssaki wolą świeżo spalone obszary, ponieważ potrzebują mniej czujności na drapieżniki. Przykładem zastosowania zwierząt do pożarów jest kania czarna , mięsożerny ptak występujący na całym świecie. Chociaż nadal nie jest to potwierdzone, czarne latawce były świadkami noszenia tlących się patyków, aby celowo wzniecać pożary. Ptaki te mogą następnie schwytać uciekające owady i gryzonie.
Streszczenie
Zarówno rośliny, jak i zwierzęta mają wiele strategii przystosowania się do pożarów. Co więcej, zarówno rośliny, jak i zwierzęta są zdolne do zmiany reżimów przeciwpożarowych. Ludzie wiedzą, jak używać ognia, a rośliny i zwierzęta również go „wiedzą”.