Los incendios forestales son una fuerza antigua que da forma al medio ambiente, pero han aumentado en frecuencia, alcance e intensidad en respuesta a un clima cambiante.
por Stephanie Seay, Laboratorio Nacional de Oak Ridge
En el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía, los científicos están trabajando en varios frentes para comprender y predecir mejor estos eventos y lo que significan para el ciclo del carbono y la biodiversidad.
Dos meses después de la temporada alta de incendios de verano de 2023, de junio a agosto, los incendios forestales canadienses habían quemado más de 25 millones de acres de tierra, trastornado la vida de millones y se extendieron más allá de los confines tradicionales del oeste de Canadá al este de Nueva Escocia. El fenómeno atrajo renovada atención a medida que el humo se desplazaba hacia regiones densamente pobladas, tiñendo de naranja el horizonte de la ciudad de Nueva York y atravesando el Océano Atlántico hacia Europa a fines de junio.
Comprender los muchos riesgos e impactos de los incendios forestales es el núcleo de varios proyectos en ORNL. Henriette «Yetta» Jager, científica de ORNL cuya investigación se encuentra en la intersección de la energía y la ecología, ha estudiado cómo la tala selectiva de bosques puede eliminar el combustible para los incendios forestales y proporcionar material vegetal para convertirlo en biocombustibles.
«Es un tema complejo», dijo Jager. «La ciencia está demostrando que aunque puede ser difícil eliminar la maleza y los árboles ralos en algunas áreas sin caminos, simplemente dejar el bosque viejo solo puede causar más daño que bien. Para las especies en riesgo como los búhos moteados, dejar que se acumule combustible puede causar incendios más grandes y generalizados que pueden ser peores a largo plazo».
Jager ha trabajado con colegas para construir un marco que pueda respaldar la toma de decisiones sobre prácticas de reducción de bosques, patrones de paisaje e incluso tácticas espaciales de extinción de incendios. Los resultados de su trabajo podrían usarse para proteger especies terrestres y acuáticas que necesitan un paso seguro para alejarse de los incendios forestales y luego regresar.
«La perturbación de los incendios forestales es parte de la naturaleza y las especies se adaptan a ella, pero ahora estamos en una situación diferente con el cambio climático «, dijo Jager. «Habrá grandes cambios en el momento en que ocurran estos incendios, su tamaño y gravedad, lo que provocará grandes cambios en la vegetación y nuevos impactos en las especies animales. Al continuar con nuestra investigación, podemos ayudar a los administradores forestales a planificar estos cambios».
Descubriendo datos en la tundra ártica rica en carbono
Avanzar en la comprensión de los efectos de los incendios forestales en el ciclo del carbono es un enfoque para la científica de la ORNL Fernanda Santos. Ella estudia no solo eventos individuales, sino también incendios forestales repetidos durante décadas. Ella examina lo que estos incendios presagian para la capacidad de la tierra para retener el carbono. Por el contrario, su trabajo también evalúa cómo los incendios pueden convertirse en una fuente de emisiones de carbono durante los incendios forestales y potencialmente intensificar el ciclo de calentamiento. Los suelos del mundo contienen más de 3 gigatoneladas de carbono, el triple de la cantidad en la atmósfera, y aproximadamente el 70 % de la capa superior de todos los suelos ha estado expuesta al fuego en algún momento.
Su investigación ilumina los cambios anticipados a medida que la tierra evoluciona en respuesta al fuego. «Mucha gente piensa en la evolución como algo que sucede a lo largo de los siglos», dijo Santos. «Pero la idea de una evolución rápida, incluida la forma en que las plantas y los microbiomas del suelo se adaptan rápidamente al aumento de los incendios, es relativamente nueva. ¿Veremos más o menos biodiversidad después de los incendios repetidos? En última instancia, queremos saber cómo afecta el fuego a estos entornos, incluido el subterráneo. .»
El fuego afecta los rasgos funcionales de las plantas, así como la diversidad y función de los microbios y otros organismos en y alrededor del suelo que pueden alterar la calidad de las plantas y del suelo , dijeron Fernanda y sus colegas en una edición especial de Functional Ecology al examinar las brechas de conocimiento en el estudio de la evolución de los incendios forestales. impactos Se ha informado que los cambios en los regímenes de incendios forestales relacionados con un clima más cálido, como una mayor recurrencia y gravedad, aceleran la transición de ecosistemas dominados por árboles a ecosistemas arbustivos, por ejemplo. La influencia evolutiva del fuego se puede ver en la selección de plantas con características como una corteza más gruesa y una germinación y rebrote rápidos, y puede resultar en una menor diversidad de plantas.
Los científicos también señalaron la necesidad de más investigación sobre cómo el fuego puede afectar las interacciones entre plantas y hongos en los bosques. Los incendios forestales más severos y repetidos también pueden afectar las señales sensoriales que los animales, incluidos los insectos, los polinizadores y los herbívoros, suelen usar para evitar los incendios y tener implicaciones adicionales para la biodiversidad en un clima cambiante, dijeron los científicos.
En ORNL, Santos trabaja en proyectos como DOE Next-Generation Ecosystem Experiments Arctic, o NGEE Arctic, realizando experimentos y recopilando datos de observación para comprender mejor los cambios que ocurren en los ecosistemas del Ártico. Se concentra en la ecología de las perturbaciones: lo que eventos como los incendios forestales y los brotes de plagas significan para el medio ambiente y las reacciones climáticas futuras. Examina la química orgánica e inorgánica de la capa superficial del suelo ártico, que ayuda a aislar la capa de permafrost rica en carbono de la tundra.
Refinando simulaciones climáticas a gran escala
Santos también está ayudando a refinar simulaciones a gran escala del clima de la Tierra, como el Modelo de sistema terrestre de exaescala de energía del DOE, para representar mejor las diferentes formas de carbono como la biomasa carbonizada (hollín y carbón) que resultan de los incendios forestales. El modelo se ejecuta en las supercomputadoras más rápidas del mundo y proporciona simulaciones muy avanzadas para predecir mejor los cambios ambientales que podrían afectar al sector energético.
Todo ese trabajo depende de la calidad y cantidad de datos observacionales y experimentales. Para mejorar los conjuntos de datos relacionados con los incendios forestales , Santos y su colega de ORNL, Jiafu Mao, han lanzado una red de base de datos de la comunidad de incendios para alentar a los científicos y administradores de tierras a enviar datos ambientales sobre áreas quemadas a un repositorio central. Compartir dicha información no solo puede mejorar la investigación, sino también informar las prácticas de gestión de la tierra, dijeron los científicos.
Los incendios forestales consumen no solo la biomasa de plantas y árboles, sino que también pueden provocar la liberación de carbono que se ha almacenado en los suelos durante años o siglos, dijo Santos. «Nuestro trabajo en el Ártico se centra en una mejor comprensión de lo que puede suceder en estos suelos ricos en carbono en latitudes más altas, como Alaska y Canadá. Modelamos y predecimos el ciclo del carbono terrestre, y estoy enfocado en ayudar a disminuir la incertidumbre en esos modelos con datos de campo sobre incendios históricos».
Más información: Fernanda Santos et al, El papel ecoevolutivo del fuego en la formación de ecosistemas terrestres, Ecología funcional (2023). DOI: 10.1111/1365-2435.14387
