Исследователь с набором полевого оборудования идет по бассейну Иллилуэт, окруженному сгоревшими деревьями и подростом. Кредит: DRI
В нескольких милях к югу от знаменитого ледникового мыса Йосемити, окруженного яркими гранитными куполами, находится бассейн Иллилуэт. Этот небольшой участок гор Сьерра-Невада стал своего рода пожарной лабораторией, местом, где с 1972 года разрешено гореть естественным лесным пожарам. В отличие от давно поддерживаемой программы тушения пожаров, которая доминировала в американских лесах с конца 19 века, что привело к появлению густых и нездоровых лесов, история бассейна Иллилуэт — о пользе, которую естественный огонь может принести ландшафту.
Габриэль Буасраме, экогидролог и инженер-эколог из DRI, изучает эту область уже более десяти лет. Проект начался во время ее обучения в докторантуре, когда пожарный эколог заметил болотные растения, растущие на месте сгоревшего леса. Он обратился к гидрологам, чтобы те помогли выяснить, как лесной пожар изменил способ перемещения воды по этой области, и вскоре Буасраме написала диссертационный проект. Она знала, что эта работа имеет более серьезные последствия, чем понимание того, как пожары изменяют растительную жизнь в сгоревших лесах, поскольку горы Сьерра-Невада служат одним из важнейших источников пресной воды в стране.
«Этот проект действительно важен, потому что Сьерра-Невада поставляет большую часть воды в Калифорнию, что позволяет штату выращивать множество продуктов питания для всего мира», — говорит Буасраме. «Уменьшение размера пожара защищает качество воды».
Буасраме проводит полевые работы в бассейне реки Иллилуэт. Автор: Габриэль Буасраме/DRI
Подавление огня стало причиной сегодняшнего пламени
Леса Калифорнии исторически часто горели, поджигаемые ударами молний и коренными общинами. Эти пожары были относительно небольшими и горели медленно, оставляя большую часть растительности нетронутой. Леса приспособились к этим частым пожарам, при этом многим деревьям и другим растениям штата требовался огонь для прорастания (включая секвойи, секвойи, многие дубы, кипарисы и некоторые ели). Одно исследование подсчитало, что до 1800 года в штате ежегодно горело более 1,8 миллиона гектаров. Если представить это число в перспективе, это почти количество земель, сгоревших во всей стране в период с 1994 по 2004 год.
Эта модель изменилась в конце 1800-х годов, когда правительство США решило, что пожары следует тушить агрессивно, полагая, что эта политика защитит поставки древесины в страну. Последовавшие десятилетия борьбы с пожарами привели к появлению густых лесов, покрытых густым подлеском. Но густые деревья более восприимчивы к болезням и засухе, а растения подлеска высыхали в летние месяцы, обеспечивая топливо для особенно крупных и жарких пожаров, которые мы видим сегодня. Из 20 крупнейших лесных пожаров в зафиксированной истории Калифорнии только один произошел до 2000 года.
К 1960-м годам лесные пожары вышли из-под контроля и их стало все труднее тушить. Некоторые исследователи начали бить тревогу по поводу методов тушения пожаров и выступать за управление национальными парками, ориентированное на экосистему. Служба национальных парков изменила свою политику в 1968 году, чтобы признать пожар важным экологическим процессом, с рекомендациями о том, когда пожарам следует позволять гореть. В ответ на это национальные парки Секвойя, Кингз-Каньон и Йосемити быстро создали экспериментальные зоны для пожаров, включая бассейн ручья Иллилуэт. Эти лаборатории естественных пожаров предоставляют ученым лучшую долгосрочную информацию о том, как пожары преобразуют экосистемы.
«Так редко бывает, что исследования могут продолжаться больше нескольких лет, поэтому здорово, что я могу работать здесь уже десять лет, и что у нас есть данные с 1970-х годов, когда они впервые начали этот естественный эксперимент», — говорит Буасраме. «Эти долгосрочные наборы данных очень важны, потому что все это касается взгляда на общую картину, а не только на то, что произойдет с тем огнем, который сейчас горит».
Естественные пожары горят иначе, чем контролируемые, обеспечивая более высокое «пироразнообразие» или более различную степень тяжести пожара. С тех пор как парк запустил экспериментальную программу по борьбе с огнем в бассейне реки Иллилуэт, более половины этой территории сгорело в результате лесных пожаров.
Огонь горит через пень дерева в бассейне Иллилуэтт. Автор: Элайджа Бордман
Измененный ландшафт
Чтобы изучить, как частые пожары изменяют бассейн Иллилуэт, Буасраме и ее команда установили контрольное оборудование для отслеживания глубины снежного покрова, потоков ручьев, влажности почвы и ряда других экологических измерений. Они также используют спутниковые снимки для отслеживания изменений ландшафта из космоса. Вся эта информация показывает, что пожар восстановил бассейн Иллилуэт до такой степени, какой не наблюдалось более столетия. Густые леса редеют, а их части уступают место цветущим лугам и водно-болотным угодьям, что обеспечивает более высокое биоразнообразие.
Более здоровые леса также оказываются более устойчивыми к засухе, насекомым и болезням и менее склонны к разжиганию сильных разрушительных лесных пожаров. Ключ к трансформации — то, как более тонкие леса защищают снежный покров и поддерживают более высокий сток воды.
«Я был удивлен, насколько драматичным является воздействие на снежный покров», — говорит Буасраме. «Многие исследования показывают, что после лесных пожаров выпадает меньше снега из-за темных, выжженных поверхностей и пепла, который его тает. Но в долгосрочной перспективе, через несколько лет после пожара, ситуация, похоже, меняется. Я ходил на снегоступах в бассейн Иллилуэт и видел голую землю в местах с густым лесным покровом, а затем в 100 футах от меня на открытой выжженной местности, где остались только коряги деревьев, снег был глубиной в несколько футов».
Возрождение на пепелище лесного пожара. Автор: Элайджа Бордман
Растительность влияет на глубину, распределение и долговечность снежного покрова многими способами. Первый — это способ, которым растения перехватывают снег по мере его падения: больше растительного покрова означает, что больше снега задерживается листьями и ветвями. Лесной покров также защищает снег под ним от солнечной радиации. Однако сами деревья поглощают солнечные лучи и излучают часть этой энергии наружу в окружающий снег, что приводит к образованию колодцев на деревьях, которых так опасаются лыжники. Больше растений также означает, что больше воды передается из почвы в атмосферу через транспирацию.
Буасраме говорит, что небольшие промежутки между деревьями, по-видимому, обеспечивают наилучшие условия для более глубокого и долговременного снежного покрова в лесах. В районах, где лес превратился в водно-болотные угодья, снежный покров еще глубже и дольше сохраняется. «Более открытые участки удерживают снег дольше, потому что там меньше помех и меньше длинноволнового излучения, исходящего от деревьев», — говорит она. «Мы начинаем видеть это, когда смотрим на большее количество областей вокруг водораздела».
Ручей Иллилуэтт протекает через бассейн Иллилуэтт, в конечном итоге впадая в реку Сан-Хоакин и питая сельскохозяйственные угодья Калифорнии в Центральной долине. Автор: Джозеф Аммателли/DRI
С повышением температуры в летние месяцы защита снежного покрова становится все более важной для обеспечения того, чтобы этот естественный горный резервуар мог снабжать водой окружающий регион до следующих зимних штормов. USGS имеет водомерные посты чуть ниже по течению от бассейна Иллилуэтт и в трех других близлежащих местах, которые измеряют расход воды уже более века.
Верхняя река Мерсед, которая получает большую часть своего стока из Иллилуэтта, показала более постоянный сток, чем другие, все из которых показали снижение от 6 до 12%. Буасраме говорит, что это свидетельствует о том, что более частые пожары могут снижать потребность растений в воде в Иллилуэтте по сравнению с более густыми лесами в окружающих бассейнах. Исследования показали, что хвойные леса Сьерра-Невады требуют в четыре раза больше воды, чем луга и водно-болотные угодья.
Часть оборудования Буасраме, отслеживающего глубину и продолжительность снежного покрова в недавно сгоревшем лесу. Автор: Габриэль Буасраме/DRI
Медленно тающий снежный покров также сохраняет почву в этом районе более влажной, помогая предотвратить засушливые условия, которые могут спровоцировать более экстремальные лесные пожары. Только в 2015 году более 10,5 миллионов хвойных деревьев погибли от засухи на юге Сьерра-Невады. Мониторинговое оборудование Буашраме измерило, как почвенная влага сохраняется в годы, когда снежный покров остается в летние месяцы, например, летом после рекордного снегопада 2023 года.
«Информирование лесного хозяйства — это действительно главная цель этой работы — увидеть, что произошло через 50 лет после начала этого естественного эксперимента?» — говорит Буашраме. «Достиг ли он желаемых целей?»
Лесной покров в бассейне реки Иллилуэт сократился на 22% с 1972 года, заменившись растущими лугами, кустарниками и водно-болотными угодьями. Автор: Конор Кроскери
Уроки Иллилуэта
Работа Буасраме показывает, что ученые и лесничие могут работать вместе, чтобы справиться с растущим риском разрушительных лесных пожаров в условиях меняющегося климата. Борьба с огнем с помощью огня может дать возможность снизить риски, связанные с более крупными и сильными пожарами, одновременно поддерживая сбалансированные экосистемы и защищая водохранилища снежного покрова. Эта стратегия может помочь другим горным западным регионам, сталкивающимся с аналогичными проблемами, говорит она.
«Мы надеемся, что наши результаты дадут лесничим дополнительную причину попробовать этот подход в большем количестве областей», — говорит Буасраме. «И это может дать нам лучшее представление о том, где стратегия работает хорошо, а где она может иметь меньшее влияние. Этот проект — прекрасный пример совместной работы ученых и менеджеров в месте, которое очень заботит общественность».
Предоставлено Desert Research Institute
