Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sử dụng mô phỏng ngẫu nhiên để đánh giá các rủi ro cạnh tranh giữa cháy rừng và quản lý nhiên liệu trên một loài ăn thịt rừng bị cô lập
Tóm tắt
Các nhà quản lý tài nguyên thiên nhiên thường phải đối mặt với thách thức cân bằng yêu cầu duy trì quần thể động vật hoang dã và giảm rủi ro cháy rừng thảm khốc hoặc nguy hiểm. Thách thức này rõ ràng nhất ở Sierra Nevada, California, nơi có các đề xuất làm giảm thực vật để giảm rủi ro cháy rừng đã gây ra nhiều tranh cãi, một phần do các biện pháp xử lý thực vật có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quần thể cá thể ngao (Martes pennanti) đang gặp nguy hiểm nằm ở phía nam Sierra Nevada. Ngà là một loài ăn thịt trong rừng không phổ biến liên quan đến các loại rừng dày đặc, phức tạp về cấu trúc được nhắm đến để thực hiện các biện pháp giảm nhiên liệu. Việc làm mỏng thực vật và loại bỏ các cấu trúc gỗ chết sẽ giảm giá trị môi trường sống của ngà và loại bỏ các yếu tố môi trường sống cần thiết mà ngà sử dụng để nghỉ ngơi và sinh sản. Tuy nhiên, các đám cháy thay thế tán cây cũng đe dọa môi trường sống của quần thể, có thể ảnh hưởng đến diện tích lớn hơn nhiều so với các biện pháp dự kiến nhằm giảm rủi ro cháy rừng. Để điều tra các rủi ro tương đối tiềm năng của cháy rừng và các biện pháp quản lý nhiên liệu đối với quần thể ngà cô lập này, chúng tôi đã kết hợp ba mô hình không gian để mô phỏng các tác động ngẫu nhiên và tương tác của cháy rừng và quản lý nhiên liệu đối với môi trường sống và quy mô quần thể ngà: một mô hình diễn biến và rối loạn rừng không gian động, một mô hình môi trường sống của ngà, và một mô hình metapopulation của ngà, trong đó giả định rằng khả năng sinh sản và tỷ lệ sống sót của ngà có mối tương quan với chất lượng môi trường sống. Chúng tôi đã hệ thống thay đổi tỷ lệ xử lý nhiên liệu, cường độ xử lý và chế độ cháy rừng, và đánh giá các tác động tương đối của chúng lên quần thể ngà được mô hình hóa trong 60 năm. Sau khi ước lượng số lượng ngà cái trưởng thành còn lại vào cuối mỗi kịch bản mô phỏng, chúng tôi đã so sánh các tác động tiêu cực ngay lập tức của các biện pháp xử lý nhiên liệu với tác động tích cực kéo dài của biện pháp xử lý nhiên liệu (thông qua việc giảm nguy cơ cháy) bằng cách sử dụng mô hình phương trình cấu trúc. Các mô phỏng của chúng tôi cho thấy, các tác động tiêu cực trực tiếp của các biện pháp xử lý nhiên liệu đối với quy mô quần thể ngà thường nhỏ hơn so với các tác động tích cực gián tiếp của các biện pháp xử lý nhiên liệu, vì các biện pháp này làm giảm khả năng xảy ra các đám cháy lớn có thể gây hư hại và phân mảnh môi trường sống trên diện tích lớn hơn. Lợi ích của các biện pháp xử lý nhiên liệu thay đổi theo độ cao và vị trí xử lý, với lợi ích ròng cao nhất cho ngà được tìm thấy ở độ cao lớn hơn và trong môi trường sống ngà chất lượng cao hơn. Chế độ cháy rừng mô phỏng cũng có tác động lớn với lợi ích ròng cao nhất của các biện pháp xử lý nhiên liệu xảy ra khi chế độ cháy nghiêm trọng hơn được mô phỏng. Tuy nhiên, có sự không chắc chắn lớn trong các dự đoán của chúng tôi do động lực sắp xếp ngẫu nhiên theo không gian và thời gian của cháy rừng và động lực của quần thể ngà. Kết quả của chúng tôi chứng minh tính khó khăn trong việc dự đoán quần thể tương lai trong các hệ thống đặc trưng bởi sự rối loạn ngẫu nhiên lớn và không thường xuyên. Tuy nhiên, các mô hình kết hợp này cung cấp một hệ thống hỗ trợ quyết định hữu ích để đánh giá các tác động tương đối của các kịch bản quản lý thay thế; và những bất định có thể được giảm thiểu khi dữ liệu bổ sung được tích lũy để hoàn thiện và xác thực các mô hình.
Từ khóa
#quản lý tài nguyên thiên nhiên #ngà #cháy rừng #mô hình không gian #quản lý nhiên liệuTài liệu tham khảo
Agee JK, Skinner CN (2005) Basic principles of forest fuel reduction treatments. For Ecol Manag 211:83–96
Apigian KO, Dahlsten DL, Stephens SL (2006) Fire and fire surrogate treatment effects on leaf litter arthropods in a western Sierra Nevada mixed-conifer forest. For Ecol Manag 221:110–122
Brashares JS (2010) Filtering wildlife. Science 329:402–403
Clark JS, Carpenter SR, Barber M, Collins S, Dobson A, Foley JA, Lodge DM, Pascual M, Pielke RJ, Pizer W, Pringle C, Reid WV, Rose KA, Sala O, Schlesinger WH, Wall DH, Wear D (2001) Ecological forecasts: an emerging imperative. Science 293:657–660
Collins BM, Stephens SL (2007) Managing natural wildfires in Sierra Nevada wilderness areas. Front Ecol Environ 5:523–527
Collins BM, Moghaddas JJ, Stephens SL (2007) Initial changes in forest structure and understory plant communities following fuel reduction activities in a Sierra Nevada mixed conifer forest. For Ecol Manag 239:102–111
Davis F, Seo C, Zielinski WJ (2007) Regional variation in home-range scale habitat models for fisher (Martes pennanti) in California. Ecol Appl 17:2195–2213
Dellasala DA, Williams JE, Williams CD, Franklin JF (2004) Beyond smoke and mirrors: a synthesis of fire policy and science. Conserv Biol 18:976–986
Finney MA, Seli RC, McHugh CW, Ager AA, Bahro B, Agee JK (2006) Simulation of long-term landscape-level fuel treatment effects on large wildfires. In: Proceedings of USDA Forest Service RMRS-P-41, Fort Collins
Grace JB, Pugesek BH (1998) On the use of path analysis and related procedures for the investigation of ecological problems. Am Nat 152:151–159
Higgins SI, Clark JS, Nathan R, Hovestadt T, Schurr F, Fragoso JMV, Aguiar MR (2003) Forecasting plant migration rates: managing uncertainty for risk assessment. J Ecol 91:341–347
Kim Y-H, Bettinger P, Finney M (2009) Spatial optimization of the pattern of fuel management activities and subsequent effects on simulated wildfires. Eur J Oper Res 197:253–265
Lehmkuhl JF, Kennedy M, Ford ED, Singleton PH, Gaines WL, Lind RL (2007) Seeing the forest for the fuel: integrating ecological values and fuels management. For Ecol Manag 246:73–80
Lewis JC, Hayes GE (2004) Feasibility assessment for reintroducing fishers to Washington. Washington Department Fish and Wildlife, Olympia
Lutz JA, van Wagtendonk JW, Thode AE, Miller JD, Franklin JF (2009) Climate, lightning ignitions, and fire severity in Yosemite National Park, California, USA. Int J Wildland Fire 18:765–774
Manley PN (2004) The Future of Biodiversity in the Sierra Nevada through the Lake Tahoe Basin Looking Glass. Gen. Tech. Rep. PSW-GTR-193. USDA Forest Service, Pacific Southwest Research Station. Davis, California
Millar CI, Stephenson NL, Stephens SL (2007) Climate change and forests of the future: managing in the face of uncertainty. Ecol Appl 17:2145–2151
Noss RF, Franklin JF, Baker WL, Schoennagel T, Moyle PB (2006) Managing fire-prone forests in the western United States. Front Ecol Environ 4:481–487
Overpeck J, Udall B (2010) Dry times ahead. Science 328:1642–1643
Powell RA, Zielinski WJ (1994) FisherUSDA Forest Service General Technical Report RM-254. Rocky Mtn. Forest and Range Exp. Station, Fort Collins, CO
Preisler HK, Brillinger DR, Burgan RE, Benoit JW (2004) Probability based models for estimation of wildfire risk. Int J Wildland Fire 13:133–142
Rhodes JJ, Baker WL (2008) Fire probability, fuel treatment effectiveness and ecological tradeoffs in western U.S. public forests. Open For Sci J 1:1–7
Scheller RM, Mladenoff DJ (2004) A forest growth and biomass module for a landscape simulation model, LANDIS: design, validation, and application. Ecol Model 180:211–229
Scheller RM, Domingo JB, Sturtevant BR, Williams JS, Rudy A, Gustafson EJ, Mladenoff DJ (2007) Design, development, and application of LANDIS-II, a spatial landscape simulation model with flexible spatial and temporal resolution. Ecol Model 201:409–419
Schmidt DA, Taylor AH, Skinner CN (2008) The influence of fuels treatment and landscape arrangement on simulated fire behavior, Southern Cascade range, California. For Ecol Manag 255:3170–3184
Schoennagel T, Veblen TT, Romme WH (2004) The interaction of fire, fuels, and climate across Rocky mountain forests. Bioscience 54:661–676
Schumaker NH (1998) A user’s guide to the PATCH model. EPA/600/R-98/135. U.S. Environmental Protection Agency, Environmental Research Laboratory, Corvallis
Scott TA, Wehtje W, Wehtje M (2001) The need for strategic planning in passive restoration of wildlife populations. Restor Ecol 9:262–271
SNEP Science Team and Special Consultants (1996) Summary of the Sierra Nevada Ecosystem Project Report. Centers for Water and Wildland Resources Report No. 39. University of California, Davis
Spencer WD, Rustigian-Romsos H, Strittholt J, Scheller RM, Zielinski W, Truex R (2011) Using occupancy and population models to assess habitat conservation opportunities for an isolated carnivore population. Biol Conserv 144:788–803
Stainforth DA, Aina T, Christensen C, Collins M, Faull N, Frame DJ, Kettleborough JA, Knight S, Martin A, Murphy JM, Piani C, Sexton D, Smith LA, Spicer RA, Thorpe AJ, Allen MR (2005) Uncertainty in predictions of the climate response to rising levels of greenhouse gases. Nature 433:403–406
Stephens SL, Moghaddas JJ (2005a) Experimental fuel treatment impacts on forest structure, potential fire behavior, and predicted tree mortality in a California mixed conifer forest. For Ecol Manag 215:21–36
Stephens SL, Moghaddas JJ (2005b) Silvicultural and reserve impacts on potential fire behavior and forest conservation: twenty-five years of experience from Sierra Nevada mixed conifer forests. Biol Conserv 125:369–379
Sturtevant BR, Scheller RM, Miranda BR, Shinneman D (2009) Simulating dynamic and mixed-severity fire regimes: a process-based fire extension for LANDIS-II. Ecol Model 220:3380–3393
Syphard AD, Scheller RM, Ward BC, Spencer WD, Strittholt JR (2011) Simulating landscape-scale effects of fuels treatments in the Sierra Nevada, California. Int J Fire Manag 20:364–383
Thompson CM, Zielinski WJ, Purcell KL (2011) Evaluating management risks using landscape trajectory analysis: a case study of California fisher. J Wildl Manag 75:1164–1176
Tiedemann AR, Klemmedson JO, Bull EL (2000) Solution of forest health problems with prescribed fire: are forest productivity and wildlife at risk? For Ecol Manag 127:1–18
USDA Forest Service Region 5 (2006) Fisher and marten status and trend monitoring. Forest monitoring summary for October 2, 2004 to September 30, 2005. Prepared for Sierra Nevada Forest Plan Implementation. http://www.fs.fed.us/r5/snfpa/am/monitoringreport2005/fishermarten.html
Westerling AL, Hidalgo HG, Cayan DR, Swetnam TW (2006) Warming and earlier spring increase western US forest wildfire activity. Science 313:940–943
Xu C, Guneralp B, Gertner GZ, Scheller RM (2010) Elasticity and loop analyses: tools for understanding forest landscape response to climate change in spatial dynamic models. Landscape Ecol 25:855–871
Zielinski WJ, Truex RL, Schmidt GA, Schlexer FV, Schmidt KN, Barrett RH (2004) Home range characteristics of fishers in California. J Mammal 85:649–657
Zielinski WJ, Truex RL, Schlexer RV, Campbell LA, Carroll C (2005) Historical and contemporary distributions of carnivores in forest of the Sierra Nevada, California, USA. J Biogeogr 32:1385–1407
Zielinski WJ, Truex RL, Dunk JR, Gaman T (2006) Using forest inventory data to assess fisher resting habitat suitability in California. Ecol Appl 16:1010–1025