火災体制

火災レジームとは、長期間にわたってある地域で発生する山火事や山火事のパターン、頻度、強度のことです。 [ 1 ]これは火災生態学と特定の種類の生態系の再生に不可欠な要素です。火災レジームは、火災が景観に及ぼす空間的および時間的なパターンと生態系への影響を説明し、生態系または景観レベルでの火災の影響を特定するための統合的なアプローチを提供します。[ 2 ]火災の頻度が高すぎると、植物は成熟する前、または個体群の回復を確実にするのに十分な種子を結ぶ前に枯れてしまう可能性があります。火災の頻度が低すぎると、植物は成熟し、老化し、種子を放出することなく枯れてしまう可能性があります。

火災レジームは、地形、気候、燃料の空間的および時間的な変化によって変化する可能性があります。過去の火災レジームを理解することは、将来の火災レジームの変化や火災と気候の相互作用を理解し、予測する上で重要です。[ 2 ]

特徴

アメリカ合衆国本土における生態系タイプ別の火災状況分類。火災の激しさと頻度は植生タイプと関連している。[ 3 ]

火災レジームは、植生構成、燃料構造、気候・気象パターン、地形など、さまざまな要因によって特徴付けられます。火災レジームは発生する景観や生態系に大きく依存するため、火災レジームの標準的な分類法は存在しません。しかし、以下に説明するような特徴は、火災レジームを広範囲で特徴付けるために一般的に使用されています。[ 2 ]撹乱後の遷移段階や景観における過去の管理の種類などの他の要因も、火災レジームの特徴を説明するために使用される場合があります。気候は火災の頻度、規模、強度に直接影響を与えるだけでなく、植生構造や構成にも影響を与えます。火災レジームは、地形、斜面露出、景観管理、発火（人為的または落雷による）によっても影響を受けます。[ 4 ]動物は、燃料の量、構造、状態などの火災の制御要因を変更することで、火災レジームに影響を与え、変化させることができるもう1つの要因です。[ 5 ]

火災レジームの特徴は地域差によって異なるが、少なくとも、火災レジームは植生への影響（深刻度）と、特定の景観内で火災が発生する時期と頻度（火災間隔と火災ローテーションとして表現される）の評価に基づいて特徴付けられる。火災深刻度は、火災が生態系に与える影響であり、植物の死亡率、焼けの深さ、または場所固有のその他の要因が含まれる場合がある。火災間隔は、火災間の年数であり、空間スケールに大きく依存する。火災ローテーションは、景観内の火災量の尺度（調査対象地域と同じ大きさの地域を燃やすのに必要な時間）である。火災ローテーション統計は、過去の火災事象をマッピングした広い地域に使用するのが最も適している。[ 6 ]

その他の火災レジームの分類には、火災の種類（地上火災、表面火災、樹冠火災など）、火災規模、火災強度、季節性、火災レジーム内の変動の程度が含まれる場合があります。地上火災は、土壌中の有機物を燃焼させるために高熱燃焼を利用します。表面火災は、落ち葉、落ち枝、地上植物を燃焼させます。樹冠火災は、樹木の葉の最上層まで燃え尽きます。 [ 7 ]火災線の強度は、単位時間あたりに測定単位あたりに放出されるエネルギーであり、通常は炎上燃焼を記述します。[ 4 ]季節性とは、特定の生態系の燃料が発火する可能性のある年間の期間です。[ 8 ]

ハーデスティらは、地球上の生態地域と主要な陸上生息地タイプは、火災頻度（火災の有無を含む）、深刻度、強度、空間規模、季節性、主な発火源などの歴史的特徴に基づき、一般的に火災依存／火災の影響を受ける、火災に敏感、または火災非依存に分類できると結論付けた。同研究チームは、WWFが生物多様性保全の優先課題として選定したグローバル200生態地域のサブセットを評価した結果、生態地域の46％で火災依存／火災の影響を受ける火災レジームが、36％で火災に敏感、18％で火災非依存であることがわかった。これらの生態地域の84％は、火災過多、火災過少、不適切な季節や不適切な強度での火災など、火災レジームの変化によるリスクにさらされており、評価対象の生態地域の陸地面積の16％では、生態系の健全性と一致する火災レジームであった。熱帯湿潤広葉樹林は、主に火災に敏感な生態系で、一般的に大規模な火災への適応を欠く植物や動物で構成されていますが、最も脅威にさらされており、評価された陸地面積の93％で、その生息地タイプにおける火災レジームの変化が見られます。火災に依存する生態地域では、陸地面積の77％で火災レジームが変化しています。[ 9 ]

空間的および時間的スケール

火災レジームは、空間的および時間的なスケールにおいて、非常に場所特有のものから地域規模のものまで、また数年から数千年にわたる多様な特徴を持つ。これらのスケールにおける火災レジームの変動性を理解することは、火災レジームを理解し、保全または管理の目標を達成する上で極めて重要である。[ 10 ]「火災履歴」と「歴史的火災レジーム」は区別されるべきである。火災履歴は、景観における火災の頻度を測定するより一般的な用語である。データの入手可能性によっては、過去の火災の種類や深刻度を必ずしも説明できるわけではない。歴史的火災レジームは、景観全体にわたる火災の特徴、および生態系の構造とプロセスとの関係性や相互作用を説明する。[ 2 ]

LANDFIRE (Landscape Fire and Resource Management Planning Tools) は、米国農務省と内務省の共同プログラムであり、植生、生息地、炭素源/吸収源、火災などの火災状況の特性に関する地理空間データを提供します。このデータは、火災発生状況をマップし、広範囲にわたる火災状況の影響を調査するのに役立ちます。

マッピング

最近の火災履歴は、多くの場合リモートセンシングを使用して、火災マップや地図帳に記録できます。カナダ国立火災データベースは1980年以降の大規模火災の記録であり、この種のデータベースとしては初の全国規模です。1959年から1999年までの200ヘクタールを超えるすべての火災の地点位置が含まれています。米国には、衛星データを使用して1984年以降の火災をマップする燃焼強度の傾向の監視（MTBS）プロジェクトがあります。MTBSは、焼失した地域内の火災の強度をマップし、米国内のすべての火災の火災境界と強度の基準を提供します。これらのプロジェクトのアプリケーションは、火災気候と植生の相互作用のモデル化に使用されます。[ 11 ]

景観火災・資源管理計画ツール（LANDFIRE）分類は、米国で使用されているマッピング・モデリングシステムのもう一つの例であり、様々な景観における火災レジームの植生、火災、燃料特性を収集・分析します。LANDFIREは、過去の火災レジームと現在の火災レジームの両方を用いて、過去と現在の特性の違いを分析するという点で独特です。火災頻度と強度に基づいて火災レジームを記述することで、火災レジームの経時的な変化を検知し、地域規模および景観規模における火災気候影響の評価に役立ちます。[ 12 ]

過去の火災の高齢化

火災履歴データは必ずしも信頼できるわけではなく、入手可能でもないことから、過去の火災レジームを理解することは困難な場合があります。過去の火災事象は、樹木の火災痕跡分析、林分の年齢分布、木炭サンプル、または長期間にわたる植生の変化などを使用して特定できます。過去の火災事象と過去の火災レジームを調査することで、長期間にわたる植生と火災と気候の相互作用の傾向を調査する手段が得られます。火災レジームの変動と火災・気候・植生の相互作用は、過去の火災記録の調査で得られる数十年単位ではなく、より詳細に、はるかに長い期間（数千年）にわたって調査できます。研究では、これらの過去の火災の年代測定方法を用いた研究により、過去の気候と火災の頻度および範囲の間に強い相関関係があることが明らかになっています。[ 13 ]

火災履歴データは過去の火災レジームを理解する上で有用ですが、火災管理、気候、植生の変化により、同じ火災レジームが将来も継続するとは限りません。過去の火災と気候の関係を検証するモデルは、将来の火災レジームの変化を予測する上で最も優れたツールです。[ 13 ]

火災発生様式の変化による影響

特定の火災レジームに適応して生き残ることができる生物相は、より強く再生する能力、火災や病気に対するより強い防御、または以前に占めていた場所で成長するための新しいスペースなど、大きな利益を得ることができます。 [ 1 ]火災レジームが変化すると、種が苦しみ始める場合があります。[ 1 ] [ 14 ]火災間隔が短くなると、火災で死んだ種が撹乱前のレベルに回復する能力に悪影響を及ぼし、回復に時間がかかります。再萌芽種などの一部の種は、絶対播種種と比較して変化する火災レジームに耐える能力が優れています。ただし、火災間隔の短縮が長期間続くと、多くの火災で死んだ種は回復できない可能性があります。[ 14 ]火災間隔が長くなると、火災に適応した種に悪影響を及ぼし、その一部は繁殖のために火に依存しています。林分を置き換える樹冠火災を伴う火災適応植物群落では、火災イベントの翌年に補充が発生します。

気候変動

気候と火災の相互関係を示すNASAの画像。活動中の火災は赤い点で示されている。[ 15 ]

気候変動は世界的に火災レジームに影響を及ぼしており、モデルは、より温暖で乾燥した気候の結果として、火災頻度の増加と植物の成長低下を予測しています。これは、特に火災耐性の低い木本種に影響を及ぼすと予測されており、植物の加入、成長、生存率の低下を招き、これらの景観における火災間隔を短縮させ、植物の絶滅または絶滅を引き起こします。気候変動の影響と火災レジームおよび植物群集の変化を特定する最近のモデルは、木本植物の絶滅が増加し、生態系の構造、構成、および炭素貯蔵の変化を引き起こすと予測しています。気候変動による火災と気候の相互作用は、再繁殖のために種子生産のみに依存している植物の個体群回復を低下させると予測されています。気候がより温暖で乾燥化すると、実生の加入は減少するか、まったく発生しなくなる可能性があります。火災後のこの加入の変化は、降水量の減少が乾燥した年や干ばつが発生しやすい年の増加を引き起こし、種子の加入確率の低下をもたらします。この種子の加入の減少は、火災の激しさの増大によってさらに悪化します。[ 16 ]

気候の温暖化により、世界的に火災活動が増加し、火災シーズンが長引くと予測されています。気温の上昇、相対湿度の低下、風速の増加、乾燥燃料の増加により火災の強度と深刻度が増すため、年間の極端な火災気象日数は増加すると予測されています。これらの変化により火災間隔が短くなり、植物が種子を蓄積する時間が短縮され、より可燃性の高い種が選択される可能性が高くなります。[ 17 ]このような火災間隔の変化の結果は、世界的に研究されています。オーストラリア南東部で行われた研究では、山火事シーズンの長期化に伴うマウンテンアッシュの広範な損失により、種の分布域の 87% が焼失したことがわかりました。その後の未成熟なマウンテンアッシュの再燃焼により、完全な再生が失敗し、森林被覆が低木や草原に変わりました。[ 18 ]これらのパターンは、北アメリカ西部のチャパラル地域の地中海性森林でも確認されています。これらの気候変動は、火災頻度の増加と火災間隔の短縮と相まって、植物群集の成長率や繁殖率を変化させ、撹乱後の新規加入率を低下させています。[ 16 ]

例

森林火災はオーストラリアにおいて特に重要です。オーストラリアでは、多くの植生がアボリジニの火かき棒農法によって引き起こされる定期的な火災の存在下で進化してきました。その結果、植生の構成要素は特定の火災レジームに適応し、それに依存しています。その火災レジームの混乱は、それらの生存に影響を与える可能性があります。火災レジーム依存種の例として、火災に敏感で、かつ種子を放出するバンクシア種が挙げられます。バンクシア種では、火災は種子の放出も引き起こし、個体群の回復を確実にします。理想的な火災レジームでは、植物は次の火災で枯れて種子の放出が引き起こされるまでに、十分に成熟し、十分な量の種子バンクを構築する時間が必要です。

米国カリフォルニア州の大部分を占めるチャパラルと森林地帯の生態域は、最適な健全性と再生のために定期的な自然の山火事に依存している。[3]ある研究は、前世紀の農村と都市の境界面の拡大と山火事鎮圧の慣行が、頻度は低いがより深刻な山火事に対する脆弱性が高まったと示した。この研究では、火災鎮圧により針葉樹林の燃料が増加したと主張している。[4] 1910年から1999年までのカリフォルニア州全体の火災履歴データベースを分析したところ、実際には火災の頻度と焼失面積は減少しておらず、さらに火災の規模も拡大していないことがわかった。[ 19 ]米国地質調査所が実施した研究によると、針葉樹林の火災鎮圧とは異なり、チャパラルの火災鎮圧は自然の火災レジームに影響を与えていない。

侵入種の影響

チートグラス

北米西部の火災レジームを変化させた外来種の一例としては、ブロムス・テクトラム（Bromus tectorum）が挙げられます。[ 20 ]スネーク川平原のセージブラシにおける過去の火災再発間隔は60～110年でしたが、現在ではチートグラスの存在により、5年ごとに燃えています。[ 20 ]チートグラスは継続的な燃料源であるため、生態系の燃料特性を変化させています。頻繁な火災は、在来植生の完全な回復を困難にし、場合によっては不可能にします。[ 20 ]

ブラジルのペッパーツリー

ブラジルのペッパーの木は、米国南東部全域の在来植物群落を侵食し、火災の発生頻度と深刻度、生態系に変化をもたらしている。[ 21 ]

外来種が火災レジームに影響を及ぼすもう一つの例として、ブラジルペッパーツリー（Schinus terebinthifolia）が在来植物群落に蔓延している事例が挙げられます。ブラジル、アルゼンチン、パラグアイ原産のこの植物は、観賞用として導入され、現在では原産地をはるかに超えた地域に定着しています。個体群はオーストラリア、南アフリカ、地中海沿岸、南アジア、米国南東部に存在します。ブラジルペッパーは、しばしば撹乱された土壌や基質に見られ、しばしば在来植物群落を凌駕し、単一栽培のような状態を作り出します。エバーグレーズ国立公園に近い南フロリダは、特にその蔓延の影響を大きく受けており、いくつかの研究では、 100平方メートルの区画（6区画）あたりわずか7種しか確認されていませんでした。ブラジルペッパーが侵入すると、下層林冠層を形成し、それがしばしばイネ科植物や地被植物を凌駕します。これにより、景観の植生被覆率と密度が変化し、火災レジームの変化につながります。[ 22 ]

ブラジルペッパーは火災に適応しており、火災発生後に急速に成長する新芽を出すが、火災後の反応を決定づける上で植物の大きさと林分密度が重要であり、若い植物ほど死亡率が高い。[ 22 ]火災頻度はブラジルペッパーの定着に一定の役割を果たしており、頻繁に火災が発生する地域では、定期的に焼失しない地域と比較して、植物の存在量が少ない。最近のモデルでは、4年間の火災再発間隔で、当初100個体いたブラジルペッパーの雌個体が25年以内に絶滅することが分かっている。[ 23 ]ブラジルペッパーが生息する地域では、火災の排除と人間の居住により、火災レジームが大きく変化した。歴史的に、これらの地域では、低強度の火災が頻繁に発生していた。ブラジルペッパーは、歴史的に火災が頻発した地域で日陰の湿った下層林を作り出し、微細燃料負荷を減少させる可能性がある。その結果、火災再発間隔が長くなり、火災に適応した植物群落に悪影響を与える。[ 22 ]

参照

参考文献

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