Спутники НАСА обнаружили удивительную связь между атаками жуков и лесным пожаром
Спутники НАСА обнаружили удивительную связь между атаками жуков и лесным пожаром
09.08.10
Если ваши летние путешествия привели вас через Скалистые горы, вы, вероятно, видели большие полосы красноватых деревьев, усеивающих зеленые леса. Хотя может показаться, что осень в горах пришла рано, вечнозеленые деревья не меняют цвет в зависимости от времени года. Красные деревья гибнут в результате нападения жуков горной сосны.
Горные сосновые жуки обитают в западных лесах и эволюционировали вместе с деревьями, которые они заражают, такими как скрученная сосна и сосна с белой корой. Однако в последнее десятилетие более высокие температуры привели к резкому увеличению численности сосновых жуков. Огромные площади красного, умирающего леса теперь простираются от Британской Колумбии до Колорадо, и нет никаких признаков того, что вспышка замедляется во многих районах.
Пораженные регионы настолько велики, что спутники НАСА, такие как Landsat, могут даже из космоса обнаруживать участки леса, уничтоженного жуками.
| Поскольку жуки горной сосны наносят ущерб целым районам западных лесов, некоторые опасаются, что оставленные мертвые деревья превратились в пороховую бочку, готовую сгореть. Но действительно ли сосновые жуки увеличивают пожароопасность? В этом коротком видео лесной эколог Фил Таунсенд использует данные Landsat и отправляется в горы недалеко от Йеллоустона, чтобы выяснить это. |
Для специалиста по управлению растительностью Йеллоустонского национального парка Роя Ренкина эти опасения не новы.
«Я слышал [аналогию с порохом] с тех пор, как 32 года назад начал свою профессиональную карьеру в лесном хозяйстве и управлении пожарами», — сказал он. «Но имея возможность наблюдать такое взаимодействие на протяжении многих лет в отношении программы естественного пожара в Йеллоустоуне, я должен признать, что наблюдения никогда не оправдали ожиданий».
Горные сосновые жуки уничтожили большие площади лесов на западе, например, эти мертвые и умирающие деревья по бокам Пика Лавины на границе между Йеллоустонским национальным парком и Шошонским национальным лесом в Вайоминге. Кредит: Рой Ренкин, Служба национальных парков › Увеличенное изображение
Изображение горного соснового жука предоставлено Лесной службой Министерства сельского хозяйства США, Архив региона Скалистых гор. (Изображение № 1441137)
Но действительно ли сосновые жуки увеличивают риск возникновения пожара в сосновом лесу? Лесные экологи из Университета Висконсина Моника Тернер и Фил Таунсенд в сотрудничестве с Ренкином изучают связь в лесах возле Йеллоустонского национального парка. Их работа — и их неожиданные предварительные результаты — являются предметом видео НАСА.Сначала исследователи использовали данные Landsat для создания карт районов, наиболее пострадавших от недавней вспышки жуков. Спутники Landsat снимают изображения не только в видимом спектре, но и в длинах волн, невидимых человеческому глазу. Одна из таких комбинаций диапазонов длин волн включает ближний инфракрасный диапазон, часть спектра, в которой здоровые растения отражают большое количество энергии. Сканируя изображения Landsat в ближнем инфракрасном диапазоне, команда обнаружила области возможного повреждения жуками.
Затем они отправились в район, чтобы убедиться, что большинство пострадавших деревьев действительно погибли от жуков, а не по другим причинам.
Горные сосновые жуки оставляют явные признаки своего присутствия, в том числе «смоляные трубки» — участки затвердевшей смолы, где деревья пытаются защитить себя от сверлящих насекомых, вытекая из ран липкой смолой. Сканируя деревья на наличие смоляных трубочек и ища «галереи» жуков под корой, где взрослое насекомое откладывает яйца, команда смогла подтвердить, что они правильно считывали спутниковые снимки.
Наконец, команда Университета Висконсина сравнивает карты уничтоженных жуками лесов с картами недавних пожаров.
«Конечно, мы не можем пойти и поджечь пораженные жуками места, где у нас есть красные, зеленые иголки или вообще нет», — сказал Таунсенд. Мы просто не можем этого сделать, поэтому собираем данные на земле, собираем данные со спутников, а затем строим модели того, сколько там топлива и насколько оно горюче».
Их предварительный анализ показывает, что большие пожары не происходит чаще или с большей серьезностью в лесных массивах, поврежденных жуками.
На самом деле, в некоторых случаях лесные полосы, убитые жуками, на самом деле могут с меньшей вероятностью гореть. То, что они обнаруживают, согласуется с предыдущими исследованиями по предмет
На первый взгляд результаты могут показаться нелогичными, но при более внимательном рассмотрении они обретают смысл. Во-первых, в то время как зеленые иголки на деревьях кажутся более пышными и их труднее сжечь, они содержат большое количество легковоспламеняющихся летучих масел. Когда иглы умирают, эти легковоспламеняющиеся масла начинают разрушаться. В результате, в зависимости от погодных условий, у мертвых иголок может быть не больше шансов загореться и поддерживать огонь, чем у живых игл.
Во-вторых, когда жуки убивают ствол сосны, хвоя начинает относительно быстро опадать и разлагаться на лесной подстилке. В каком-то смысле жуки прореживают лес, а оставшиеся голые деревья по сути сродни большим костровым поленьям. Тем не менее, точно так же, как вы не можете разжечь огонь в камине, используя только большие бревна и без растопки, лесные пожары с меньшей вероятностью загорятся и унесут в лес мертвые стволы деревьев и низкий игольчатый опад.
Лесные экологи заметили то же самое явление после масштабных лесных пожаров в Йеллоустоуне в 1988 году. Когда большие лесные пожары быстро охватили лес, многие деревья погибли, а их иголки сгорели, но стволы мертвых деревьев остались. В последующие годы новые лесные пожары, как правило, замедлялись, а иногда даже угасали, достигая мертвого леса. Просто не хватает небольшого количества топлива, чтобы разжечь огонь.
Для Таунсенда результаты являются еще одним напоминанием о том, что в сложных экосистемах, таких как Йеллоустоун и его окрестности, все не всегда так, как кажется на первый взгляд.
«Я думаю, что важно, чтобы люди не предполагали, что существуют отношения между определенными типами элементов ландшафта», — говорит он. «Легко думать: «Он больше поврежден, поэтому с большей вероятностью сгорит». Вот почему важно задавать вопросы и не принимать все за евангельскую истину, а пойти и посмотреть, действительно ли то, что, как мы думаем, происходит в нашем уме, происходит на земле».
Хотя нападение сосновых жуков на самом деле не может увеличить риск возникновения пожаров в западных лесах, Таунсенд считает, что огонь и жуки имеют общую связь — изменение климата.
Холодные зимние ночи традиционно сдерживали численность жуков, убивая личинок, зимующих на деревьях. За последнее десятилетие зимние ночные температуры не опускались так низко — наблюдение, предсказанное моделями изменения климата. Все больше жуков выживает, чтобы нанести ущерб большим участкам леса.
На пожары, конечно же, влияет и более высокая температура. По мере того, как температура повышается, а некоторые районы становятся более засушливыми, многие климатологи предсказывают увеличение числа и размера пожаров.
Оба обладают потенциалом существенно изменить леса Скалистых гор, но, как заметил Таунсенд, оба являются ключом к здоровью леса.
«И пожары, и жуки являются естественными частями системы, и так было с тех пор, как появились леса», — сказал Таунсенд. «То, что мы имеем прямо сейчас, — это широкомасштабная атака, которой мы раньше не видели, но она является естественной частью системы».
Ренкин согласен с оценкой. «Признано, что такие нарушения, как нашествия насекомых и пожары, являются неотъемлемой частью здоровья лесов, — сказал он, — и экологам потребовалась большая часть этого столетия, чтобы понять это. говорят, что леса «нездоровы». Жуки и пожары — это не хорошо и не плохо, они просто есть».
В этом году на западе Скалистых гор произошло относительно немного крупных пожаров, но сезон пожаров еще не закончился. Конец нынешней вспышки соснового жука, вероятно, еще дальше.
В результате будущие летние путешественники, скорее всего, увидят больше этих двух аборигенов Скалистых гор — горных сосновых жуков и огненных жуков.
Landsat — совместная программа НАСА и Геологической службы США.
Дженнифер Шумейкер
Центр космических полетов Годдарда НАСА
Доктор Сьюзен Причард и сосновые жуки
Перейти к этому видео
В этом видео ученый доктор Сьюзан Причард обсуждает влияние жуков-короедов на западные леса.
Она объясняет, как изменение климата, особенно повышение температуры, усугубляет проблему.
Продолжительность видео 4:47 мин.
Узнайте больше о преподавании климатической грамотности и энергетической осведомленности»Посмотрите, как это видео поддерживает научные стандарты следующего поколения»
Посмотрите, как это видео поддерживает научные стандарты нового поколения»
скрыть
Средняя школа
Основные дисциплинарные идеи: 3 901 12
МС-ESS3. C1: Человеческая деятельность значительно изменила биосферу, иногда повреждая или разрушая естественную среду обитания и вызывая исчезновение других видов. Но изменения в окружающей среде Земли могут иметь разные последствия (отрицательные и положительные) для разных живых существ.
MS-LS2.C1: Экосистемы динамичны по своей природе; их характеристики могут меняться со временем. Нарушение любого физического или биологического компонента экосистемы может привести к сдвигам во всех ее популяциях.
MS-LS2.C2: Биоразнообразие описывает разнообразие видов, обитающих в наземных и океанических экосистемах Земли. Полнота или целостность биоразнообразия экосистемы часто используется в качестве меры ее здоровья
hideСредняя школа
Основные дисциплинарные идеи: 4
HS-ESS3.C1: Устойчивость человеческого общества и поддерживающего его биоразнообразия требует ответственного управления природными ресурсами.
HS-LS2.C1: Сложный набор взаимодействий внутри экосистемы может поддерживать относительно постоянное количество и типы организмов в течение длительных периодов времени в стабильных условиях. Если происходит умеренное биологическое или физическое нарушение экосистемы, она может вернуться к своему более или менее исходному состоянию (т. е. экосистема является устойчивой), а не стать совершенно другой экосистемой. Однако экстремальные колебания условий или размера любой популяции могут поставить под угрозу функционирование экосистем с точки зрения ресурсов и доступности среды обитания.
HS-LS2.C2: Кроме того, антропогенные изменения (вызванные деятельностью человека) в окружающей среде, в том числе разрушение среды обитания, загрязнение, интродукция инвазивных видов, чрезмерная эксплуатация и изменение климата, могут нарушить экосистему и угрожать выживанию некоторых видов. .
HS-LS4.D1: Люди зависят от живого мира в отношении ресурсов и других благ, обеспечиваемых биоразнообразием. Но деятельность человека также оказывает неблагоприятное воздействие на биоразнообразие из-за перенаселения, чрезмерной эксплуатации, разрушения среды обитания, загрязнения, интродукции инвазивных видов и изменения климата. Таким образом, поддержание биоразнообразия для поддержания функционирования и продуктивности экосистем имеет важное значение для поддержания и улучшения жизни на Земле. Поддержание биоразнообразия также помогает человечеству, сохраняя ландшафты, имеющие рекреационную или вдохновляющую ценность.
Уровень обучения
Средний (6-8)
Найдите дополнительные ресурсы для этого уровня обучения.
Средняя школа (9-12)
Найдите дополнительные ресурсы для этого класса.
Младший колледж (13–14 лет)
Найдите дополнительные ресурсы для этого уровня обучения.
Региональный фокус
Юго-запад США
Найдите дополнительные ресурсы для этого региона.
Северо-запад США
Найдите дополнительные ресурсы для этого региона.
Темы
Изменения экосистемы
Найдите дополнительные ресурсы по этой теме.
Растения и животные
Найдите дополнительные материалы по этой теме.
Воздействие на климат
Найдите дополнительные ресурсы по этой теме.
Примечания наших рецензентов Коллекция CLEAN тщательно отобрана и тщательно проверена на предмет научной точности и эффективности в классе. Прочтите ниже, что наша команда по анализу сказала об этом ресурсе, или узнайте больше о как CLEAN рассматривает учебные материалы
Советы для преподавателей | Наука | Педагогика | Технические подробности
Советы по обучению
- Отличное введение в сложные отношения между климатом, деревьями, короедом и лесными пожарами.
О науке
- В условиях мягкой зимы, ранней весны и продолжительного лета у жуков-короедов появляется больше возможностей зарыться в деревья и в конце концов убить их. Засуха также увеличивает нагрузку на деревья и делает их более уязвимыми для жуков-короедов.
- Комментарий ученого-эксперта: Видео дает хороший базовый обзор экологии горного соснового жука и экологии пожаров на западе США. Обеспечивает хорошую механистическую связь между изменением климата и этими возмущениями, а также информацию, относящуюся к фактическому механизму возмущения.
О педагогике
- К этому видео не прилагается справочный материал.
- Хотя это видео посвящено проблеме жуков-короедов в штате Вашингтон, эта тема актуальна для всей западной части США.
Технические подробности/простота использования
- Этот ресурс доступен на vimeo — веб-сайте, доступ к которому некоторые школы блокируют.
