一个基于自然的解决方案，以恢复和适应美国西部干旱森林的气候变化

　　

　　

　　在数千年的重大气候变化和自然干扰事件(例如野火、干旱、树皮甲虫爆发)中，大自然有效地“管理”了森林，那么，为什么大自然现在不能最好地恢复森林并使其适应气候变化呢?

　　我们在调查美国西部以黄松(Pinus ponderosa)或类似的松树和干混合针叶林为主的低海拔干燥森林时，除了其他树木外，还关注了这个问题。

　　美国西部的干燥森林覆盖了2550万公顷(6300万英亩)，这些森林的结构(如树木密度)因大规模伐木、放牧和灭火而改变。

　　干旱森林最近也遭受了更多的自然干扰。野火有时几乎势不可挡，压倒了消防员，并蔓延到建筑环境中。尽管每年花费数十亿美元用于减少燃料(例如，间伐)和扑灭联邦森林的火灾和其他干扰，但这种趋势仍在继续。

　　这些失败的指挥与控制方法(CACA)正在促使人们呼吁在干旱森林采取新的方法。

　　处理自然过程是基于自然的方法的前提。我们认识到，人们普遍担心干旱森林的扰动超出了历史可变性，因此具有破坏性。然而，我们发现事实并非如此;相反，他们正在有效地恢复和适应干旱的森林以适应气候变化。

　　使用自然干扰的主要限制因素是附近的建筑环境没有得到充分保护，这可以通过将CACAs的重点转移到保护建筑环境上来加以补救。

　　国际自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature)定义的正式的基于自然的解决方案(NbS)有八个基本属性。其中包括社会效益、生物多样性和生态系统完整性、良好治理、适应性管理、可持续性以及融入现有司法管辖区。

　　我们关注了国家森林保护区的可行性，需要多长时间，它是否能更好地恢复和适应气候变化，以及需要什么来保护建筑环境，使国家森林保护区可行并被更广泛地接受?

　　是否有足够的自然干扰来恢复和适应干旱的森林?为了评估这一点，我们使用西部11个州联邦土地上约1600万公顷(4000万英亩)干旱森林的联邦数据集，计算了最近的比率(2010-2019年)。

　　基于自然的干扰，包括野火、干旱和树皮甲虫爆发，每年影响2.07%的研究区域;这将需要48年的时间来影响一个与研究区域相等的区域。CACAs，包括规定的火灾和机械(如疏林)处理，每年影响0.79%的研究面积，需要126年才能影响与研究面积相等的面积。

　　干扰的严重程度根据树木死亡率分为低、中、高严重程度。2010-2019年，低和中等严重程度的火灾占火灾总面积的82%，被广泛认为是生态恢复性和适应性的。

　　只有18%的火灾面积是高度严重的，这是有争议的，但我们已经表明，高度严重的火灾最近以历史可变性范围内的速度和模式运行。几乎所有的干旱/甲虫效应都是低到中等严重程度，高严重程度<0.1%，因此干旱/甲虫效应也是生态恢复性和适应性的。

　　

　　为什么基于自然的干扰比CACAs更能恢复和适应气候变化?野火为树木在火灾中生存提供了强大的选择压力，因此它们恢复了历史上森林的抵抗力，并随着气候变化选择适应更热、更干燥的火灾后环境。

　　与历史上的森林相比，最近所有火灾的严重程度都有所不足，因此任何严重程度的火灾都是恢复性和适应性的。干旱/甲虫的爆发减少了树木密度和基面积，增加了干燥森林的障碍，是历史上重要的疏林因素。

　　最近的大多数事件都是低到中度的严重程度，因此也具有恢复性和适应性，为生长较慢的树木提供了选择，这些树木对未来甲虫爆发的吸引力较小，也需要较少的水分。相比之下，CACAs在不了解它们对未来干扰或气候变化的遗传适应性的情况下选择优胜劣败的树木。

　　来自自然干扰的生态异质性也是物种适应气候变化的必要条件。基于自然的干扰最好地提供了森林抵抗、恢复和适应未来气候变化所需的基本自然选择、遗传适应和空间异质性。

　　

　　既然自然干扰最能提供有益的生态恢复和适应，那么在国家保护区中利用它们的可行目标是什么?2015年后，随着气温进一步上升，干旱/甲虫的数量上升到更高的水平，可能会达到每年25万公顷。我们表明，达到410,000公顷/年的总自然干扰是可行的，这模仿了历史上低到中等严重程度的火灾水平，可能是一个合理的初始目标。

　　我们还认为，与干旱/甲虫一起工作是明智的，因为它们的严重程度更低至中等，不会像野火那样威胁建筑环境。

　　最近的速率表明，仅靠自然干扰就能在40年内完成恢复和适应。然而，如果将资源效益的规定燃烧和管理火灾提高到更自然的程度，到本世纪中叶，在30年左右的时间内完全恢复和适应是可行的，这是一个重大成就。

　　这一潜在可行且意义重大的成就将需要采取额外步骤，以满足国家统计局的所有要求。最重要的是，建筑环境必须更充分地适应从附近森林蔓延的野火。这需要资金和社会许可才能完成，主要是在非联邦财产上，加固建筑物和基础设施周围20-40米的土地。

　　如果将每年花费在无效的cca森林行动上的数十亿美元重新用于这一目标，这一目标就有可能实现。

　　我们的研究发表在《火》杂志上，迈出了关键的第一步，表明它比CACA方法在生态上更可行、更有益，利用自然干扰来恢复和适应美国西部的干旱森林以适应气候变化。

　　这个故事是科学X对话的一部分研究人员可以报告他们发表的研究论文中的发现。请访问此页面获取信息关于ScienceX对话框以及如何参与。

　　William L. Baker博士是怀俄明州拉勒米市怀俄明大学生态学项目名誉教授。

　　查德·t·汉森博士是加州伯克利地球岛研究所约翰·缪尔项目的主任和首席生态学家。

　　多米尼克·A·德拉萨拉博士是加州伯克利地球岛研究所野生遗产项目的首席科学家。