mini|300px| El Old Fire ardiendo en las Montañas de San Bernardino (imagen tomada desde la Estación Espacial Internacional) mini|300px|Una combinación de fotos tomadas en Florida Panther NWR. Las fotos son panorámicas y cubren una vista de 360 grados desde el mismo punto de observación. Estas fotos van desde antes de un incendio hasta dos años después
La ecología del fuego es una disciplina científica que se ocupa de los procesos naturales relacionados con el fuego en un ecosistema y de sus efectos ecológicos, las interacciones entre el fuego y los componentes abióticos y bióticos de un ecosistema, y el papel como proceso ecosistémico. Muchos ecosistemas, particularmente las praderas, sabanas, chaparrales y bosques de coníferas, han evolucionado junto con el fuego como un contribuyente esencial para la vitalidad y renovación del hábitat y su existencia.
Muchas especies de plantas en ambientes afectados por incendios requieren del fuego para poder germinar, establecerse o reproducirse. La supresión de incendios forestales no solo elimina a estas especies, sino también a los animales y a otra biota que dependen de ellas para su supervivencia.
Históricamente, las campañas publicitarias en contra de los incendios forestales en los Estados Unidos han moldeado la opinión pública para transmitir la idea de que los incendios forestales en su totalidad son dañinos para la naturaleza, como si no fuesen necesarios para la conservación de algunos ecosistemas. Esta visión se basa en las creencias obsoletas de que los ecosistemas progresan hacia un equilibrio perfecto y que cualquier perturbación externa, como los fuegos generados por causas naturales, alteran la armonía propia de los entes de la naturaleza. Sin embargo, investigaciones ecológicas más recientes han demostrado que el fuego es un componente integral de los procesos ecológicos y de la biodiversidad de muchos hábitats naturales, y que los organismos dentro de estas comunidades se han adaptado para resistir e incluso explotar los incendios forestales naturales hacía sus propias necesidades. De manera más general, el fuego ahora se considera una "perturbación natural", similar a las inundaciones, las tormentas de viento y los deslizamientos de tierra, que han impulsado la evolución de las especies y controlan las características de los ecosistemas.
La supresión de incendios, en combinación con otros cambios ambientales causados por el hombre, puede haber tenido consecuencias imprevistas para los ecosistemas naturales. Algunos grandes incendios forestales en los Estados Unidos se han atribuido a años de extinción de los pequeños incendios naturales y a la expansión continua de personas en ecosistemas adaptados previamente al fuego, pero es más probable que el cambio climático sea el responsable de la propagación de incendios de mayor tamaño. Los administradores de tierras se enfrentan a preguntas difíciles sobre cómo restaurar un régimen de incendios naturales, pero aun así la respuesta sigue siendo permitir que los incendios forestales ardan como método menos costoso y probablemente más efectivo.
Componentes del fuego derecha|miniaturadeimagen| Plantación de pino radiata quemada durante los incendios forestales alpinos del este de Victoria de 2003, Australia
Un régimen de incendios describe las características del fuego y cómo interactúa con un ecosistema en particular. Su "severidad" es un término que usan los ecologistas para referirse al impacto que tiene un incendio en un ecosistema. Por lo general, se estudia utilizando herramientas como la teledetección, que permite realizar estimaciones del área quemada, la gravedad y el riesgo de incendio asociado con un área determinada. Los ecólogos pueden definir esto de muchas maneras, pero una forma es a través de una estimación de la mortalidad de las plantas. El fuego puede arder en tres niveles. Los fuegos terrestres quemarán el suelo que es rico en materia orgánica. Los fuegos superficiales quemarán el material vegetal muerto que se encuentra en el suelo. Los fuegos de copa arderán en las copas de los arbustos y árboles. Los ecosistemas generalmente experimentan una combinación de los tres.Bond and Keeley 2005
Los incendios a menudo estallarán más probablemente durante una estación seca, que durante una temporada de lluvias, pero en algunas áreas los incendios forestales también pueden ocurrir comúnmente durante una época del año en la que prevalecen los rayos en las tormentas eléctricas. La frecuencia entre ellas a lo largo de un lapso de años en la que ocurrirá un incendio en un lugar en particular es una medida de qué tan comunes son los incendios forestales en un ecosistema determinado. Se define como el intervalo promedio entre incendios en un sitio dado, o el intervalo promedio entre incendios en un área especificada equivalente.Bond and Keeley 2005
Definida como la energía liberada por unidad de longitud de la línea de fuego (kW m −1), la intensidad de los incendios forestales se puede estimar como:
El producto de: La tasa de dispersión lineal (ms −1) El calor de combustión (kJ kg −1) Y la masa de combustible quemado por unidad de área O bien se puede estimar a partir de la longitud de las llamas.Byram, 1959
Respuestas abióticas Los incendios pueden afectar a los suelos a través de procesos de calentamiento y combustión. Dependiendo de las temperaturas de los suelos causadas por los procesos de combustión, se producirán diferentes efectos secundarios, desde la evaporación del agua en los rangos de temperatura más bajos hasta la combustión de la materia orgánica del suelo y la formación de materia orgánica pirógena, también conocida como carbón vegetal.
Los incendios pueden causar cambios en los nutrientes del suelo a través de diversos mecanismos, que incluyen oxidación, volatilización, erosión y lixiviación por agua, pero el evento generalmente debe ser de altas temperaturas para que ocurra una pérdida significativa de nutrientes. Sin embargo, la cantidad de nutrientes disponibles en los suelos suele aumentar debido a la ceniza que se genera, que queda rápidamente disponible, a diferencia de la liberación lenta de nutrientes por descomposición. El desprendimiento de rocas (o exfoliación térmica) acelera la meteorización de las rocas y, potencialmente, la liberación de algunos nutrientes.
Se observa comúnmente un aumento en el pH del suelo después de un incendio, muy probablemente debido a la formación de carbonato de calcio y la subsiguiente descomposición de este carbonato de calcio en óxido de calcio cuando las temperaturas aumentan aún más. También podría deberse al aumento del contenido de cationes en el suelo debido a la ceniza, que aumenta temporalmente el pH del suelo. La actividad microbiana en el suelo también podría aumentar debido al calentamiento del suelo y al aumento del contenido de nutrientes en el suelo, aunque los estudios también han encontrado una pérdida completa de microbios en la capa superior del suelo después de un incendio. En general, los suelos se vuelven más básicos (pH más alto) después de los incendios debido a la combustión ácida. Al impulsar reacciones químicas novedosas a altas temperaturas, el fuego puede incluso alterar la textura y la estructura de los suelos al afectar el contenido de arcilla y la porosidad del suelo.
La eliminación de la vegetación después de un incendio puede causar varios efectos en el suelo, como el aumento de la temperatura del terreno durante el día debido al aumento de la radiación solar en la superficie del suelo y a su mayor absorción y un mayor enfriamiento debido a la pérdida de calor por radiación durante la noche. Menos hojas para interceptar la lluvia también harán que más lluvia llegue a la superficie del suelo, y con menos plantas para absorber el agua, la cantidad de agua contenida en los suelos podría aumentar, generando deslizamientos de tierra y mayor cantidad de incendios. Sin embargo, podría verse que la ceniza puede ser repelente al agua cuando está seca y, por lo tanto, el contenido y la disponibilidad de agua podrían no aumentar.
Respuestas bióticas y adaptaciones.
Plantas derecha|miniaturadeimagen| Conos de pino Lodgepole Las plantas han desarrollado muchas adaptaciones para hacer frente al fuego. De estas adaptaciones, una de las más conocidas es probablemente la piriscencia, donde la maduración y liberación de las semillas se desencadena, en su totalidad o en parte, por el fuego o el humo de los incendios estacionarios; este comportamiento a menudo se denomina erróneamente serotinidad, aunque este término realmente denota la categoría mucho más amplia de liberación de semillas activada por cualquier estímulo. Todas las plantas pirescentes son serotinosas, pero no todas las plantas serotinosas son pirescentes (algunas son necriscentes, higriscentes, xeriscentes, soliscentes o alguna combinación de las mismas). Por otro lado, la germinación de semilla activada por algún resorte no debe confundirse con la piriscencia; se conoce como latencia fisiológica.
En comunidades de chaparral en el sur de California, por ejemplo, algunas plantas tienen hojas recubiertas de aceites inflamables que fomentan un fuego intenso. Este calor hace que germinen sus semillas activadas por el fuego (un ejemplo de latencia) y las plantas jóvenes pueden capitalizar la falta de competencia en un paisaje quemado. Otras plantas tienen semillas activadas por humo o brotes activados por fuego. Las piñas del pino Lodgepole (Pinus contorta) son, por el contrario, pirescentes: están selladas con una resina que se derrite por efecto del fuego, liberando las semillas.USDA Forest Service Muchas especies de plantas, incluida la secuoya gigante intolerante a la sombra (Sequoiadendron giganteum), requieren fuego para disponer de espacios en el dosel de la vegetación que dejen pasar la luz, permitiendo que sus plántulas compitan con las plántulas más tolerantes a la sombra de otras especies, y así poder establecerse.US National Park Service Debido a que su naturaleza estática les impide evitar el fuego, las especies de plantas solo pueden ser intolerantes al fuego, tolerantes al fuego o resistentes al fuego.Kramp et al. 1986
Intolerancia al fuego Las especies de plantas intolerantes al fuego tienden a ser altamente inflamables y el fuego las destruye por completo. Algunas de estas plantas y sus semillas pueden simplemente desaparecer de la comunidad después de un incendio y no regresar; otras se han adaptado para asegurarse de que su descendencia sobreviva a la siguiente generación. Las "sembradoras obligadas" son plantas con grandes bancos de semillas activados por el fuego que germinan, crecen y maduran rápidamente después de un incendio, para poder reproducirse y renovar el banco de semillas antes del próximo incendio.Kramp et al. 1986Knox and Clarke 2005 Las semillas pueden contener la proteína receptora KAI2, que es activada por las hormonas de crecimiento karrikinas liberadas por el fuego.
mini|Tolerancia al fuego. Rebrote típico después de un incendio forestal en Australia
Tolerancia al fuego Las especies tolerantes al fuego son capaces de soportar cierto grado de quema y continúan creciendo a pesar del daño causado por el fuego. Estas plantas a veces se denominan " rebrotadoras ". Los ecologistas han demostrado que algunas especies de rebrotadores almacenan energía adicional en sus raíces para ayudar a la recuperación y el nuevo crecimiento después de un incendio.Kramp et al. 1986Knox and Clarke 2005 Por ejemplo, después de un incendio forestal en Australia, el árbol Mountain Grey Gum (Eucalyptus cypellocarpa) comienza a producir una masa de brotes de hojas desde la base del árbol hasta la parte superior del tronco, haciéndolo parecer un palo negro completamente cubierto. con hojas jóvenes y verdes.
Resistente al fuego