Адаптация к огню - Fire adaptations

Адаптация к огню находятся история жизни черты растений и животных, которые помогают им выжить лесной пожар или использовать ресурсы, созданные лесным пожаром. Эти черты могут помочь растениям и животным повысить выживаемость во время пожара и / или воспроизвести потомство после пожара. И у растений, и у животных есть несколько стратегий выживания и воспроизводства после пожара.

Адаптация растений к огню

В отличие от животных, растения не могут двигаться во время пожара. Однако у растений есть свои способы пережить пожар или восстановиться после пожара. Стратегии можно разделить на три типа: сопротивление (надземные части выживают при пожаре), восстановление (предотвращение гибели путем прорастания) и вербовка (прорастание семян после пожара). Огонь играет роль фильтра, который может выбирать различные характеристики реакции на огонь.[1]

Сопротивляться

Толстая кора

Пример толстой коры

Огонь воздействует на растения напрямую через тепловое повреждение. Однако новые исследования показывают, что отказ гидравлической системы приводит к гибели деревьев во время пожара в дополнение к ожогам. Высокая температура перекрывает подачу воды в крону и приводит к гибели дерева.[нужна цитата ]. К счастью, толстая кора может защитить растения, потому что они защищают стебли от высокой температуры.[1] Под защитой коры живая ткань не будет напрямую контактировать с огнем, а выживаемость растений повысится. Теплостойкость является функцией температуропроводности коры (свойство вида) и толщины коры (экспоненциально возрастающей с толщиной коры).[2] Толстая кора характерна для видов, адаптированных к поверхностной или низкой вредоносности. пожарные режимы. С другой стороны, растения в режиме кроны или при сильном пожаре обычно имеют более тонкую кору, потому что бессмысленно вкладывать средства в толстую кору, не давая преимущества в выживаемости.[1]

Самостоятельная обрезка веток

Самостоятельная обрезка - еще одно свойство растений противостоять пожарам. Самообрезка веток может снизить вероятность попадания огня на полог, так как топливо для лестницы удалено. Самообрезка веток обычна при поверхностном или слабом пожарном режиме.[1]

Восстанавливаться

Эпикормовые бутоны

Пример эпикормического прорастания

Эпикормовые бутоны спящие почки под корой или даже глубже.[3] Почки могут активизироваться и расти из-за стресса окружающей среды, такого как пожар или засуха.[4] Эта особенность может помочь растениям быстро восстановить свой навес после пожара. Например, эвкалипты известны этим свойством. Кора может быть удалена или сожжена сильным пожаром, но почки все еще могут прорасти и восстановиться. Эта черта характерна для наземных или слабых пожаров.[1]

Лигнотуберы

Базальный лигнотуберкулез

Не все растения имеют толстую кору и эпикормовые почки. Но у некоторых кустарников и деревьев почки расположены под землей, и они могут снова прорасти, даже если стебли погибли в огне.[1] Лигнотуберы, древесные структуры вокруг корней растений, содержащие много спящих почек и питательные вещества, такие как крахмал, очень помогают растениям восстанавливаться после пожара.[5][6] Если стебель повредил пожар, бутоны прорастут, образуя прикорневые побеги. Виды с лигнотуберами часто встречаются в условиях верхового или особо сурового пожара (например, фаска в чапараль ).

Клональное распространение

Клональное распространение обычно вызывается пожарами и другими формами удаления надземных стеблей. Почки материнского растения могут развиться в прикорневые побеги или присоски от корней на некотором расстоянии от растения. Осина и Калифорнийские секвойи два примера клонального распространения.[1] В клональных сообществах все особи развивались вегетативно от одного предка, а не размножались половым путем. Например, Пандо это большая клоновая колония осины в Юте, которая выросла из одного дрожащего осинового дерева. В настоящее время в этой колонии более 40 000 стволов, а возраст корневой системы составляет около 80 000 лет.[7][8]

Пандо - клональная колония, которая выросла из одного дерева путем клонального распространения.

Новобранец

Серотины

Шишки Джека Пайна серотиновые

Серотины представляет собой стратегию распространения семян, при которой распространение семян стимулируется внешними факторами (например, пожарами), а не естественным созреванием.[9] Семена серотиновых растений защищены древесными структурами во время пожара и прорастут после пожара. Этот признак можно найти у родов хвойных в северном и южном полушарии, а также у семейств цветковых растений (например, Banksia ). Серотин - типичный признак при коронном или особо тяжелом пожарном режиме.[1]

Прорастание, стимулированное огнем

Многие виды сохраняются в долгоживущем банк семян почвы, и стимулируются к прорастанию через термическая скарификация или воздействие дыма.

Цветение, вызванное огнем

Менее распространенная стратегия цветение, вызванное огнем.

Рассредоточение

Виды с очень высокой способностью рассеивания ветром и производительностью семян часто появляются первыми после пожара или другого нарушения почвы. Например, кипрей обычен в гарях на западе США.

Растения и пожарные режимы

В пожарный режим оказывает сильное влияние на то, какие виды растений могут встречаться в данной местности.[1] Например, деревья в режимах с высокой степенью вредоносности обычно имеют тонкую кору, в то время как деревья в режимах с низкой степенью вредоносности обычно имеют толстую кору. Другим примером может быть то, что деревья в режиме поверхностного пожара, как правило, имеют эпикормовые почки, а не базальные. С другой стороны, растения также могут изменять пожарные режимы. Дубы, например, создают слой подстилки, который замедляет распространение огня, в то время как сосны создают горючий слой дафф что увеличивает распространение огня.[1] Более того, видовой состав может влиять на режимы пожаров, даже если климат остается неизменным. Например, смешанные леса состоят из хвойных пород, а чапараль можно найти в Каскадных горах. Хвойные деревья горят поверхностными пожарами низкой интенсивности, а чапаральные - сильными пожарами кроны.[10] По иронии судьбы, некоторые деревья могут «использовать» огонь, чтобы помочь им выжить во время соревнований с другими деревьями. Например, сосны могут образовывать слои горючей подстилки, что помогает им использовать преимущества во время завершения работ с другими, менее приспособленными к огню видами.[1]

Эволюция характеристик выживания при пожаре

Филогенетические исследования показали, что особенности адаптации к огню развивались в течение длительного времени (десятки миллионов лет), и эти черты связаны с окружающей средой. В местообитаниях с регулярными наземными пожарами у подобных видов развивались такие черты, как толстая кора и самообрезающиеся ветви. В режимах возгорания кроны сосны превратились в такие черты, как удерживание мертвых веток для привлечения огня. Эти черты унаследованы от огнеупорных предков современных сосен.[1] Другие черты, такие как серотин и стимулирующее огонь цветение, также развивались миллионы лет.[1] Некоторые виды способны использовать воспламеняемость для установления своей среды обитания. Например, деревья, развившие в себе черты объятия огня, могут «приносить в жертву» себя во время пожаров. Но они также вызывают распространение огня и гибель своих менее огнеопасных соседей. С помощью других свойств адаптации к огню, таких как серотины, легковоспламеняющиеся деревья займут промежуток, образованный пожарами, и колонизируют среду обитания.[11][12]

Адаптация животных к пожарам

Древесные коалы уязвимы во время лесных пожаров

Прямое воздействие пожаров на животных

Большинство животных обладают достаточной подвижностью, чтобы успешно уклоняться от огня. Позвоночные животные, такие как крупные млекопитающие и взрослые птицы, обычно способны спастись от пожаров. Однако малоподвижный молодняк может пострадать от пожаров и иметь высокую смертность. Наземные беспозвоночные в меньшей степени подвержены воздействию пожаров (из-за низкой температуропроводности почвы), в то время как живущие на деревьях беспозвоночные могут погибнуть от верховых пожаров, но выживают во время наземных пожаров. Редко животные гибнут непосредственно от пожаров. Считается, что причиной гибели животных во время пожаров в Йеллоустоне в 1988 году стало удушение.[1]

Долгосрочные последствия пожаров для животных

Что еще более важно, пожары оказывают долгосрочное воздействие на окружающую среду после пожара. Пожары в редко загораемых тропических лесах могут стать причиной бедствий. Например, поверхностные пожары, вызванные Эль-Ниньо, в центральной части Бразильской Амазонии серьезно повлияли на среду обитания птиц и приматов.[13] Пожары также подвергают животных опасности, например людей или хищников. Обычно в среде обитания, где раньше было больше видов подлеска и меньше видов открытых участков, пожар может заменить структуру фауны более открытыми видами и гораздо меньшим количеством видов подлеска. Однако среда обитания обычно восстанавливается до первоначальной структуры.[14]

Животные и пожарные режимы

Луговые собачки влияют на режим пожаров на западе США

Подобно тому, как растения могут изменять режим пожаров, животные также влияют на режимы пожаров. Например, пасущиеся животные потребляют топливо для пожаров и уменьшают вероятность будущих пожаров. Многие животные играют роль разработчиков пожарных режимов. Например, луговые собачки - это грызуны, которые распространены в Северной Америке. Они могут управлять пожарами, выпасывая траву, слишком короткую, чтобы гореть.[1]

Использование огня животными

Помимо людей, черный коршун может быть еще одним видом, намеренно использующим огонь.

Пожары не всегда вредны. На гарях обычно лучше качество и доступность корма для животных, что привлекает животных к кормам из близлежащих мест обитания. Например, огонь может убить деревья, а мертвые деревья могут привлечь насекомых. Птиц привлекает обилие пищи, они могут разносить семена травянистых растений. Со временем будут процветать и крупные травоядные. Кроме того, крупные млекопитающие предпочитают только что выгоревшие участки, потому что им нужно меньше бдительности для хищников.[1] Примером использования животных на кострах является черный коршун, хищная птица, обитающая во всем мире. Хотя это до сих пор не подтверждено, были свидетелями того, как черные воздушные змеи несли тлеющие палки для преднамеренного разжигания огня. Затем эти птицы могут поймать убегающих насекомых и грызунов.[нужна цитата ]

Резюме

И у растений, и у животных есть несколько стратегий адаптации к пожарам. Более того, как растения, так и животные способны изменять пожарные режимы. Люди умеют пользоваться огнем, растения и животные тоже «знают» это.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п Скотт, Эндрю С .; Боуман, Дэвид M.J.S .; Бонд, Уильям Дж .; Пайн, Стивен Дж .; Александр, Мартин Э. (2014). Огонь на Земле: Введение. Чичестер, Западный Сассекс: Уайли-Блэквелл. ISBN  9781119953562. OCLC  892138560.
  2. ^ ван Мантгем, Филипп; Шварц, Марк (2003). «Термостойкость коры небольших деревьев в смешанных хвойных лесах Калифорнии: проверка некоторых допущений модели». Экология и управление лесами. 178 (3): 341–352. Дои:10.1016 / s0378-1127 (02) 00554-6.
  3. ^ «Глоссарий». www.anbg.gov.au. Получено 2017-11-12.
  4. ^ Персиваль, Глинн. «ЭПИКОРМИЧЕСКИЕ СТРЕЛЬБЫ» (PDF). Получено 11 ноября 2017.
  5. ^ К., Скотт, Эндрю. Огонь на земле: введение. Боуман, Д. М. Дж. С., Бонд, Уильям Дж., 1948 г., Пайн, Стивен Дж., 1949 г., Александр, Мартин Э. Чичестер, Западный Суссекс. ISBN  9781119953562. OCLC  892138560.
  6. ^ Паула, Сусана; Naulin, Paulette I .; Арсе, Кристиан; Галаз, Констанца; Паусас, Джули Г. (2016-06-01). «Лигнотуберы в растениях Средиземноморского бассейна». Экология растений. 217 (6): 661–676. CiteSeerX  10.1.1.707.1505. Дои:10.1007 / s11258-015-0538-9. ISSN  1385-0237.
  7. ^ «Национальный лес Фишлейк - Дом». www.fs.usda.gov. Получено 2017-12-08.
  8. ^ "Quaking Aspen - Национальный парк Брайс-Каньон (Служба национальных парков США)". www.nps.gov. Получено 2017-12-08.
  9. ^ Ламонт, Байрон Б.; Мэтр, Д. К. Ле; Cowling, R.M .; Энрайт, Н. Дж. (1991-10-01). «Хранение семян навеса у древесных растений». Ботанический обзор. 57 (4): 277–317. Дои:10.1007 / BF02858770. ISSN  0006-8101.
  10. ^ Odion, Dennis C .; Мориц, Макс А .; ДеллаСала, Доминик А. (01.01.2010). «Альтернативные сообщества государств поддерживаются огнем в горах Кламат, США». Журнал экологии. 98 (1): 96–105. Дои:10.1111 / j.1365-2745.2009.01597.x. ISSN  1365-2745.
  11. ^ Бонд, Уильям Дж .; Мидгли, Джереми Дж. (1995). «Убей соседа: индивидуалистический аргумент в пользу эволюции воспламеняемости». Ойкос. 73 (1): 79–85. Дои:10.2307/3545728. JSTOR  3545728.
  12. ^ Матч, Роберт В. (1970-11-01). «Пожары в дикой природе и экосистемы - гипотеза». Экология. 51 (6): 1046–1051. Дои:10.2307/1933631. ISSN  1939-9170. JSTOR  1933631.
  13. ^ Барлоу, Джос; Перес, Карлос А. (29 марта 2004 г.). «Экологические меры реагирования на поверхностные пожары, вызванные Эль-Ниньо, в центральной части Бразильской Амазонии: последствия для управления горючими тропическими лесами». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 359 (1443): 367–380. Дои:10.1098 / rstb.2003.1423. ISSN  0962-8436. ЧВК  1693330. PMID  15212091.
  14. ^ Смит, Джейн Каплер (январь 2000 г.). «Лесные пожары в экосистемах, воздействие пожаров на фауну» (PDF).