Mitä tapahtuisi, jos metsäpalo tuhoaisi ekosysteemin?

Metsäpalot ovat luonnollinen ilmiö, ja metsät ovat kehittyneet niiden torjumiseksi. Tuhoisiksi, kuten metsäpalot saattavat tuntua, metsät kasvavat usein jälkikäteen. Joissakin tapauksissa metsäpalot kuitenkin muuttuvat niin voimakkaiksi, että ne aiheuttavat maaperälle vakavia vahinkoja, joiden korjaaminen voi viedä vuosia tai jopa vuosikymmeniä.

Pioneerilajit muuttavat ensimmäisinä tulipalon jälkeen metsän muukalaismaisemaa. Usein näillä kestävillä kasveilla on erityisiä mukautuksia, jotka tekevät niistä hyvin kilpailemaan palon jälkeisessä ympäristössä. Esimerkiksi peitekukassa on siemeniä, jotka voivat itää ja juurtua tulipalon jälkeen ja pysyä elinkelpoisina maaperässä jopa kahden vuoden ajan. Pioneerilajien kasvaessa ne luovat edellytykset alkuperäisen metsän lajien paluulle. Esimerkiksi joissakin Kanadan metsissä tulipalojen jälkeen haavat ovat ensimmäisten palanneiden puiden joukossa, ja alkuperäisen metsän mustat kuuset voivat juurtua varjossaan. Lopulta nämä alkuperäiset lajit syrjäyttävät tienraivaajat ja ottavat paikkansa. Kun alkuperäisistä lajeista tulee hallitsevia, ne luovat metsän, joka on samanlainen kuin ennen tulipaloa. Kerääntyvät neulat ja roskat tuottavat polttoainetta, jota tarvitaan uudelle tulelle, ja sykli toistaa itseään uudelleen.

Joissakin tapauksissa metsäpalot palavat niin kuumiksi ja muuttuvat niin voimakkaiksi, että ne aiheuttavat vakavia vahinkoja maaperälle muuttamalla sitä tavalla, joka voi estää toipumisen vuosiksi tai jopa vuosikymmeniksi. Kertyneet roskat ovat merkittävä riskitekijä näissä vakavissa tulipaloissa. Jos kuivauskerros ja roskat metsäpohjassa ennen tulta on erittäin paksu, tuli voi liikkua hitaasti ja saavuttaa erittäin korkean lämpötilan. Se on yksi syy, miksi ajoittaiset pienet tulipalot ovat tärkeitä monien metsäekosysteemien terveydelle: ne estävät roskien ja roskien kertymisen, mikä voi johtaa paljon tuhoisampaan megapaloon myöhemmin.

Korkean lämpötilan tulipalot voivat saada maaperän tulemaan vettä hylkiväksi tai hydrofobiseksi höyrystämällä hydrofobisia yhdisteitä, jotka kondensoituvat uudelleen maaperän partikkeleihin, päällystämällä ne vettä hylkivällä kerroksella. Kun maaperä on hydrofobista, se imee paljon vähemmän vettä, mikä vaikeuttaa kasvien juurtumista ja jättää tulipalon jälkeisen maiseman erittäin alttiiksi eroosiolle. Eroosio kuljettaa pois arvokkaan pintamaaperän ja tukahduttaa purot ja vesiväylät, mikä tekee pioneerilajeista vaikeammaksi maan asutuksen. Tulesta tuleva tuhka tekee ongelmasta vieläkin pahemman, tukehtuneen huokoset maaperässä, jotta vesi ei pääse tunkeutumaan. Maaperä vakavan tulipalon jälkeen voi pysyä hydrofobisena kuukausia tai jopa vuosia tulen jälkeen, vaikka hiukkaset menettävät hydrofobisen pinnoitteensa tyypillisesti kuuden vuoden kuluessa tai vähemmän.

Maaperän sterilointi tapahtuu siellä, missä kuuma ja hitaasti liikkuva tuli tuhoaa maaperän sienet ja mikrobit. Maaperän bakteereilla ja sienillä on kriittinen rooli ravintoaineiden tuottamisessa siellä eläville kasveille. Maaperän sterilointi voi viivästyttää metsän elpymistä monien vuosien ajan tulipalon jälkeen. Joskus maaperän mikrobitoiminnan saavuttaminen ennen paloa kestää jopa 12 vuotta. Voimakkaat metsäpalot vähentävät myös käytettävissä olevan typen määrää maaperässä, mikä vaikeuttaa kasvien ja mikrobien uudelleensijoittumista. Mitä korkeampi palon lämpötila on, sitä vakavammaksi tämä vaikutus tulee.

Hardy-invasiiviset lajit voivat asuttaa tulipalon jälkeisen maiseman ja estää sitten alkuperäisten alkuperäisten lajien paluun. Esimerkiksi skotlantilainen luuta on invasiivinen laji, joka on kolonisoinut alueet Sierra Nevadasissa metsäpalojen jälkeen niin tehokkaasti, että alkuperäiset lajit eivät pystyneet palaamaan. Tällaisissa tapauksissa alkuperäistä ekosysteemiä ei ehkä koskaan palauteta, koska uusi ekosysteemi, joka keskittyy muihin kuin alkuperäisiin invasiivisiin lajeihin, on ottanut paikkansa.