vignette|300x300px| Old fire dans les montagnes de San Bernardino (image prise depuis la Station spatiale internationale ) L'écologie du feu est une discipline scientifique qui s'intéresse aux processus naturels impliquant le feu dans un écosystème et aux effets écologiques, aux interactions entre le feu et les composants abiotiques et biotiques d'un écosystème, et au rôle en tant que processus écosystémique. De nombreux écosystèmes, en particulier les prairies, les savanes, les forêts de chaparral et de conifères, ont évolué avec le feu comme un contributeur essentiel à la vitalité et au renouvellement de l'habitat. De nombreuses espèces végétales dans les environnements touchés par le feu ont besoin du feu pour germer, s'établir ou se reproduire. La suppression des feux de friches élimine non seulement ces espèces, mais également les animaux qui en dépendent.
ont historiquement incité l'opinion publique à croire que les incendies de forêt sont toujours nocifs pour la nature. Cette vision est basée sur les croyances dépassées selon lesquelles les écosystèmes progressent vers un équilibre et que toute perturbation, comme le feu, perturbe l'harmonie de la nature. Des recherches écologiques plus récentes ont cependant montré que le feu fait partie intégrante de la fonction et de la biodiversité de nombreux habitats naturels, et que les organismes de ces communautés se sont adaptés pour résister, voire exploiter, les incendies naturels. Plus généralement, le feu est désormais considéré comme une « perturbation naturelle », similaire aux inondations, aux tempêtes de vent et aux glissements de terrain, qui a entraîné l'évolution des espèces et contrôle les caractéristiques des écosystèmes .
La lutte active contre les incendies , combinée à d'autres changements environnementaux causés par l'homme, peut avoir eu des conséquences imprévues sur les écosystèmes naturels. Certains grands incendies de forêt aux États-Unis ont été attribués à des années de lutte active contre les incendies et à l'expansion continue de la population dans des écosystèmes adaptés au feu, mais le changement climatique est plus probablement responsable. Les gestionnaires des terres sont confrontés à des questions difficiles sur la façon de restaurer un régime d'incendie naturel, mais permettre aux feux de forêt de brûler est la méthode la moins coûteuse et probablement la plus efficace. alt=Panoramic photo series of succession in Florida pine woodland|vignette|600x600px| Combinaison de photos prises au Refuge faunique national Florida Panther. Photos panoramiques à 360 degrés à partir d'un point de surveillance, ces photos vont du pré-brûlage à 2 ans après le brûlage.
Composants d'incendie Un régime de feu décrit les caractéristiques du feu et comment il interagit avec un écosystème particulier. Son « importance » est un terme que les écologistes utilisent pour désigner l’impact d’un incendie sur un écosystème. Les écologistes peuvent définir cela de plusieurs façons, mais l'une d'entre elles consiste à évaluer la mortalité des plantes. Le feu peut brûler à trois niveaux. Les incendies au sol brûlent à travers un sol riche en matière organique. Les incendies de surface brûlent à travers les matières végétales mortes qui gisent sur le sol. Les feux de la couronne brûleront au sommet des arbustes et des arbres. Les écosystèmes connaissent généralement un mélange des troisBond and Keeley 2005.
Les incendies se déclarent souvent pendant une saison sèche, mais dans certaines régions, des incendies de forêt peuvent également se produire à une période de l'année où la foudre est répandue. La fréquence sur une période de plusieurs années à laquelle les incendies se produiront à un endroit donné est une mesure de la fréquence des incendies de forêt dans un écosystème donné. Il est défini soit comme l'intervalle moyen entre les incendies sur un site donné, soit comme l'intervalle moyen entre les incendies dans une zone spécifiée équivalente.
Définie comme l'énergie libérée par unité de longueur de la ligne de feu (kW m −1 ), l'intensité des feux de forêt peut être estimée soit comme
le produit de le taux d'étalement linéaire (ms −1 ), la faible chaleur de combustion (kJ kg −1 ), et la masse de combustible brûlé par unité de surface, ou il peut être estimé à partir de la longueur de la flammeByram, 1959.
droite|vignette| Plantation de pins de Monterey brûlé pendant les , Australie
Réponses abiotiques Les incendies peuvent affecter les sols par des processus de chauffage et de combustion. En fonction des températures des sols causées par les processus de combustion, différents effets se produiront - de l'évaporation de l'eau aux plages de températures les plus basses, à la combustion de la et à la formation de matière organique pyrogène, autrement connue sous le nom de charbon de bois.
Les incendies peuvent entraîner des changements dans les éléments nutritifs du sol par le biais de divers mécanismes, notamment l'oxydation, la volatilisation, l'érosion et le lessivage par l'eau, mais l'événement doit généralement être à des températures élevées pour qu'une perte significative d'éléments nutritifs se produise. Cependant, la quantité de nutriments disponibles dans les sols est généralement augmentée en raison des cendres générées, et celles-ci sont rapidement rendues disponibles, par opposition à la libération lente de nutriments par décomposition. L'écaillage des roches (ou exfoliation thermique) accélère l'altération des roches et potentiellement la libération de certains nutriments.
Une augmentation du pH du sol à la suite d'un incendie est fréquemment observée, probablement en raison de la formation de carbonate de calcium et de la décomposition subséquente de ce carbonate de calcium en oxyde de calcium lorsque les températures augmentent encore. Cela pourrait également être dû à l'augmentation de la teneur en cations dans le sol due aux cendres, qui augmente temporairement le pH du sol. L'activité microbienne dans le sol pourrait également augmenter en raison du réchauffement du sol et de l'augmentation de la teneur en éléments nutritifs du sol, bien que des études aient également révélé une perte complète de microbes sur la couche supérieure du sol après un incendie. Dans l'ensemble, les sols deviennent plus basiques (pH plus élevé) après les incendies en raison de la combustion acide. En provoquant de nouvelles réactions chimiques à des températures élevées, le feu peut même modifier la texture et la structure des sols en affectant la teneur en argile et la porosité du sol.
L'enlèvement de la végétation à la suite d'un incendie peut avoir plusieurs effets sur le sol, comme l'augmentation des températures du sol pendant la journée en raison de l'augmentation du rayonnement solaire à la surface du sol, et un refroidissement plus important dû à la perte de chaleur radiative la nuit. Moins de feuilles pour intercepter la pluie entraîneront également plus de pluie atteignant la surface du sol, avec moins de plantes pour absorber l'eau, la quantité d'eau contenue dans les sols pourrait augmenter. Cependant, on peut voir que les cendres peuvent être hydrofuges lorsqu'elles sont sèches, et que par conséquent, la teneur en eau et la disponibilité pourraient ne pas augmenter.
Réponses biotiques et adaptations
Plantes droite|vignette| Cônes de pin tordu Les plantes ont évolué en de nombreuses adaptations pour faire face au feu. Parmi ces adaptations, l'une des plus connues est probablement la pyriscence, où la maturation et la libération des graines sont déclenchées, en tout ou en partie, par le feu ou la fumée; ce comportement est souvent appelé à tort sérotinie, bien que ce terme désigne vraiment la catégorie beaucoup plus large de libération de graines activée par tout stimulus. Toutes les plantes pyriscentes sont sérotineuses, mais toutes les plantes sérotineuses ne sont pas pyriscentes (certaines sont nécriscentes, hygriscentes, xériscentes, soliscentes ou une combinaison de celles-ci). Par contre, la germination de la graine activée par la dormance (trigger) ne doit pas être confondue avec la pyriscence; il est connu sous le nom de dormance physiologique .
Dans les communautés chaparrales du sud de la Californie, par exemple, certaines plantes ont des feuilles enrobées d'huiles inflammables qui favorisent un feu intense. Cette chaleur fait germer leurs graines activées par le feu (un exemple de dormance) et les jeunes plants peuvent alors capitaliser sur le manque de concurrence dans un paysage brûlé. D'autres plantes ont des graines activées par la fumée ou des bourgeons activés par le feu. Les cônes du pin tordu ( Pinus contorta ) sont, à l'inverse, pyriscents: ils sont scellés avec une résine qu'un feu fait fondre, libérant les grainesUSDA Forest Service. De nombreuses espèces végétales, y compris le séquoia géant intolérant à l'ombre ( Sequoiadendron giganteum ), ont besoin du feu pour faire des trous dans le couvert végétal qui laisseront entrer la lumière, permettant à leurs semis de rivaliser avec les semis les plus tolérants à l'ombre d'autres espèces, et ainsi s'établir eux-mêmesUS National Park Service. Parce que leur nature stationnaire exclut toute évitement des incendies, les espèces végétales peuvent être uniquement intolérantes au feu, tolérantes au feu ou résistantes au feuKramp et al. 1986.
Intolérance au feu Les espèces végétales intolérantes au feu ont tendance à être hautement inflammables et sont complètement détruites par le feu. Certaines de ces plantes et leurs graines peuvent simplement disparaître de la communauté après un incendie et ne pas revenir; d'autres se sont adaptés pour s'assurer que leur progéniture survit à la génération suivante. Les , «semoirs obligatoires», sont des plantes avec de grandes banques de graines activées par le feu qui germent, grandissent et mûrissent rapidement après un feu, afin de se reproduire et de renouveler la banque de graines avant le prochain feuKnox and Clarke 2005. Les graines peuvent contenir la protéine réceptrice KAI2, qui est activée par les hormones de croissance libérées par le feu.
Tolérance au feu Les espèces résistantes au feu sont capables de résister à un certain degré de brûlure et de continuer à croître malgré les dommages causés par le feu. Ces plantes sont parfois appelées en anglais « » (, rejeter, le fait pour une souche, un arbre, ou un peuplement de produire des rejets). Les écologues ont montré que certaines espèces de stockent de l'énergie supplémentaire dans leurs racines pour faciliter la récupération et la repousse après un incendie. Après un feu de brousse australien, le Mountain Grey Gum tree ( Eucalyptus cypellocarpa ) par exemple commence à produire une masse de pousses de feuilles à partir de la base de l'arbre tout le long du tronc vers le haut, ce qui le fait ressembler à un bâton noir complètement couvert de jeunes feuilles vertes.
Résistance au feu Les plantes résistantes au feu subissent peu de dommages pendant un régime d'incendie caractéristique. Il s'agit notamment de grands arbres dont les parties inflammables sont au-dessus des feux de surface. Le pin ponderosa mature ( Pinus ponderosa ) est un exemple d'espèce d'arbre qui ne subit pratiquement aucun dommage à la couronne sous un régime de feu naturellement doux, car il perd ses branches inférieures et vulnérables à mesure qu'il mûritPyne 2002.
Animaux, oiseaux et microbes