A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يشرح هذا العمل أنسب التقنيات والأساليب لإجراء دراسة تاريخ الحرائق من بداية اختيار الموقع إلى التحليل النهائي للعلاقة بين الحرائق والمناخ.
تعد أنماط حلقات الأشجار السنوية مصدرا للمعلومات البيئية والبيئية بما في ذلك تاريخ الحرائق في مناطق الغابات. تتضمن تواريخ الحرائق القائمة على حلقة الأشجار ثلاث مراحل أساسية: الجمع الميداني ، وطرق المختبر (التحضير والتأريخ) ، وتحليل البيانات. نقدم هنا إرشادات وقضايا خطوة بخطوة يجب مراعاتها ، بما في ذلك عملية اختيار منطقة الدراسة ، ومواقع أخذ العينات ، بالإضافة إلى كيفية وأي أشجار ندوب من الحرائق يجب أخذ عينات منها. بالإضافة إلى ذلك ، نصف تحضير عينة ندبة النار والتأريخ التي تتم في المختبر. أخيرا ، نصف التحليل الأساسي والنتائج ذات الصلة ، بما في ذلك أمثلة من الدراسات التي أعادت بناء أنماط تاريخ الحرائق. تسمح لنا هذه الدراسات بفهم تواتر الحرائق التاريخي ، والتغيرات في تلك الترددات المتعلقة بالعوامل البشرية ، وتحليلات كيفية تأثير المناخ على حدوث الحرائق بمرور الوقت. يجب أن يوفر وصف هذه الأساليب والتقنيات فهما أكبر لدراسات تاريخ الحرائق التي ستفيد الباحثين والمعلمين والفنيين والطلاب المهتمين بهذا المجال. ستسمح هذه الأساليب التفصيلية للباحثين الجدد في هذا المجال ، وهو مورد لبدء عملهم الخاص وتحقيق نجاح أكبر. سيوفر هذا المورد تكاملا أكبر لجوانب حلقات الأشجار في الدراسات الأخرى ويؤدي إلى فهم أفضل للعمليات الطبيعية مع النظم الإيكولوجية الحرجية.
تعتبر حرائق الغابات ، التي تشعلها أسباب طبيعية أو بشرية ، واحدة من أكثر عوامل الاضطراب البيئي شيوعا التي تؤثر على النظم البيئيةالأرضية 1. على سبيل المثال ، تؤثر الحرائق وأنظمة الحرائق بشكل أكثر تحديدا على تكوين الأنواع النباتيةوهيكلها 2. الحريق هو أيضا عملية أساسية تربط الدورات البيوجيوكيميائية والتقلبات المناخية3،4. في بعض المناطق ، تساهم الحرائق في التدهور وإزالة الغابات ، بينما في مناطق أخرى ، تعتبر الحرائق أساسية لتجديد واستدامة هياكل الغابات المفتوحة5،6. نتيجة لذلك ، يعد فهم الدور البيئي لحرائق الغابات أمرا ضروريا لبرامج الإدارة والحفظ.
تعرف أنظمة الحرائق بأنها نمط أحداث الحرائق بمرور الوقت الذي يتميز بالتكرار وتباينه في النوع والمدى والشدة والموسمية والشدة7،8. يمكن دراسة أنظمة حرائق الغابات من خلال المراقبة المباشرة والتقارير وصور الأقمار الصناعية والتاريخ الشفوي والهيكل العمري وتكوين الأنواع ، ومن خلال استخدام الأساليب التعاقبيةالزمنية 9. يستخدم علم التواريخ الشجيرية حلقات الأشجار ، المؤرخة بدقة سنوية ، لدراسة الأحداث المناخية والبيئية10. أحد فروع علم الشجيرات التاريخية هو إعادة بناء تاريخ الحرائق أو علم الشجيرات الذي يستخدم حلقات الأشجار لتحديد الأنماط المكانية والزمانية للحرائق السابقة والمعاصرة وبالتالي إعادة بناء نظام الحرائق داخل منطقة الدراسة11،12. توفر الأساليب الشجيرية الزمنية مزايا الدقة والدقة مقارنة بطرق التأريخ الأخرى ، لأنها تسمح بتأريخ الأحداث البيئية ، بدقة سنوية إلى سنوية (أي موسمية) ، على نطاقات زمنية طويلة ، وأحيانا تصل إلى عدة آلاف من السنين13،14.
تعد إعادة بناء تاريخ الحرائق أيضا أمرا بالغ الأهمية في فهم كيفية تأثير أنماط دوران المناخ العامة على النطاقات الإقليمية على انتشار الحرائق. هذه التحليلات للعلاقة بين المناخ والحرائق جديدة لأنها توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تأثير المناخ على ترددات الحرائق على مدى فترات طويلة من الزمن ، وهو أمر غير ممكن مع سجلات المناخ الآليةالحديثة 4. من أجل تسهيل إعادة بناء تاريخ الحرائق ، نقدم بروتوكولا ميدانيا ومختبرا يصف الأساليب والتقنيات الزمنية التي ستسمح للباحثين والمعلمين والفنيين والطلاب المهتمين بهذا المجال من الدراسة ببدء مشاريعهم ودراساتهم الخاصة.
في هذا البروتوكول ، نقدم الأدوات اللازمة لتطوير فهم أكبر وإجابات على الأسئلة البيئية المختلفة في مجال بيئة الغابات مثل: 1) ما هو نظام الحرائق؟ 2) هل تغيرت أنظمة الحرائق في العقود الأخيرة أم استمرت ترددات الحرائق دون تغيير كبير؟ أو 3) هل كانت هناك تغييرات تعزى إلى التأثير البشري؟ 4) كيف ترتبط أنماط تردد الحرائق بتقلبات المناخ؟
1. استراتيجية أخذ العينات
الشكل 1: غابات Pinus hartwegii. (أ) التباين الطبوغرافي للموقع من حيث المنحدر، والغطاء الحرجي، والحواجز الجبلية، والوقود، وغيرها. (ب) منظور أوسع للمناظر الطبيعية حول التضاريس وظروف الغابات ، والمتغيرات التي تؤثر على سلوك الحرائق ، واختيار مواقع الدراسة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: مواقع الدراسة مع أو بدون إمكانية إعادة بناء تاريخ الحرائق. (أ) غابات الصنوبر التي تأثرت (احترقت) بحريق وقع مؤخرا، ولكن الأشجار لا تظهر أي دليل على وجود تندب؛ هذه المواقع ليست مفيدة لهذا النوع من الدراسة لأنها تفتقر إلى الأشجار التي تعرضت لها النيران. (ب) غابة الصنوبر مع دليل على حرائق سابقة ، تحتوي الأشجار على قسم متفحم مرئي في قاعدة الجذع على شكل مثلث ، يعرف باسم "وجه القطة" ، يتشكل عندما تلتئم الشجرة بعد أحداث الحرائق المتكررة. تعتبر هذه المواقع لديها إمكانية لإعادة بناء تاريخ الحرائق. (ج) منظر عن قرب لقاعدة شجرة مزعجة بالحرائق يبدو أنها سجلت العديد من الحرائق. تمثل كل طبقة من الطبقات المختلفة ندبة نار. في هذه الحالة ، تظهر 11 ندبة حريق. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: عملية أخذ عينات ندبة النار. (أ) يتم اختيار شجرة بها ندوب حريق و (ب) تظهر رؤية قريبة لوجه القطة (المناطق ذات الندوب النارية المكشوفة في قاعدة الشجرة) العديد من ندوب الحريق وستكون مثالا على شجرة يمكن اختيارها لأخذ العينات. (ج) استخراج عينة من ندوب حريق من جذوع الأشجار. في حالة السجلات ، يكون استخراج القسم الجزئي أو الكامل أسهل لأنه يمكن إجراء القطع عموديا. في حالة الأشجار الحية والعقبات ، تكون العملية أكثر صعوبة وتتضمن الخطوات التالية: (د) لاستخراج ندوب النار من الأشجار الحية ، والخطوة الأولى هي تحديد الوجه بأوضح السجلات ، وإجراء قطعتين أفقيتين في قاعدة جذع الشجرة. (ه، و) لاستخراج العينة ، قم بإجراء قطع غطس ، حيث يتم دفع طرف المنشار عموديا على طول الطرف الخلفي للقطعتين الأفقيتين ، من اللحاء باتجاه مركز الشجرة لكسر العينة ، (G) ثم يتم استخراج العينة و (H) يتم تصنيفها (منطقة الدراسة ، رقم الموقع والشجرة ، رقم العينة ، الإحداثيات) ، وأخيرا (I) يتم لف العينة بالبلاستيك لتجنب التلف أثناء نقلها إلى المختبر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: أخذ عينات من الأشجار التي تعرضت للحريق عن طريق استخراج نوى النمو (نوى الزيادة) باستخدام مثقاب Pressler. لتنفيذ تقنية أخذ العينات هذه بنجاح ، من المهم مراعاة زاوية الاستخراج فيما يتعلق بالندبة. 1) سيكون قلب العينة الذي يعبر ندبة النار غير مكتمل لأن جميع الحلقات بعد الندبة ستكون مفقودة ، 2) في النواة الثانية ، قد تكون الحلقات الأولى بعد الندبة مفقودة أيضا ، ولكن 3) من الناحية المثالية ، سيحتوي النواة الثالثة على جميع حلقات النمو وسيسمح بتحديد وتأريخ ندبة النار إلى السنة المحددة و 4) نواة رابعة بعيدا عن ندبة النار ، لذلك ، مع كل حلقات النمو ، سيتم الحصول عليها ، لكنها لن تعمل على تحديد وتاريخ الحريق. ومع ذلك ، يمكن أن يكون هذا الأخير بمثابة تسلسل زمني مرجعي للشجرة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. تحضير العينة في المختبر
الشكل 5: عينة Pinus hartwegii المليئة بالحرائق بعد التحضير أو الصنفرة. يشير العدد الأولي لحلقات الأشجار المميزة بنقاط زرقاء إلى عمر العينة (121 عاما). تظهر الحلقات السنوية المؤرخة باللون الأسود (1891-2011). يمكن التأريخ المباشر في العينات التي تم جمعها من الأشجار الحية حيث تعرف سنة الحلقة الخارجية (2011 في هذه الحالة) ، والحلقات واضحة ، ولا توجد مشاكل في النمو (حلقات مفقودة وخاطئة) أو يمكن تمييز هذه المشاكل بسهولة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. التأريخ الدائري الشجري
4. ندبة النار التي يرجع تاريخها
الشكل 6: موضع ندبة النار والموسمية داخل حلقة الشجرة والسنة التقويمية المقابلة. اللوحة أ هي مثال على مقطع عرضي مليء بالحريق مع ندوب حريق فردية يشار إليها بالسهم الأحمر وسبقها السنة التي وقع فيها كل حريق بين عامي 1902 و 2003. تظهر اللوحات B و C و D أمثلة مكبرة لندوب الحريق في الخمول (D) ، والخشب المبكر (EE) والخشب المبكر المتوسط (ME) داخل حلقة الأشجار السنوية ، على التوالي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
5. تحديد موسمية ندبة الحريق
6. تحليل البيانات
7. تحليل حرائق المناخ
عندما يحترق حريق سطحي في غابة ، غالبا ما تتلف جذوع الأشجار في بعض الأشجار ، مما يتسبب في إصابة تلتئم لاحقا (الشكل 7 أ). تتشكل هذه الندوب عندما تكون النار شديدة بدرجة كافية أو يكون لها وقت إقامة طويل بما يكفي لاختراق اللحاء وقتل جزء من الكامبيوم. تاريخيا ، حد?...
في النظم البيئية الحرجية ، تعد الحرائق عملية بيئية رئيسية. لذلك ، فإن إعادة بناء أنظمة الحرائق التاريخية أمر مهم لفهم تواتر الحرائق وموسميتها وتنوعها مع مرور الوقت. يمكن أن تؤدي التغييرات في نظام الحرائق التاريخي إلى عواقب غير مقصودة فيما يتعلق بهيكل الغابات وصحتها. ولذ...
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم تنفيذ المشروع البحثي بفضل التمويل من خلال المشروع: دراسة العلاقة بين المناخ وحرائق المناخ في شمال وسط المكسيك ، بتمويل من صندوق SEP-CONACYT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Belt Sander | Dewalt Dwp352vs-b3 3x21 PuLG | For sanding samples | |
Chain Saw Boots | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Chain%20Saw%20Boots |
Chain Saw Chaps | Forestry Suppliers | PGI 5-Ply Para-Aramid | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Chain%20Saw%20Chaps |
Chainsaw | Stihl or Husqvarna for example | MS 660 | Essential equipment for taking samples (Example: 18-24 inch bar) |
Clinometer | Forestry Suppliers | Suunto PM5/360PC with Percent and Degree Scales | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Clinometer |
COFECHA Software | https://www.ldeo.columbia.edu/tree-ring-laboratory/resources/software | ||
Compass | Forestry Suppliers | Suunto MC2 Navigator Mirror Sighting | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=compass |
Dendroecological fieldwork program | Program where dating skills can be acquired or honed | http://dendrolab.indstate.edu/NADEF.htm | |
Diameter tape | Forestry Suppliers | Model 283D/10M Fabric or Steel. | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Diameter%20tape |
Digital camera | CANON | EOS 90D DSLR | To take pictures of the site and the samples collected (https://www.canon.com.mx/productos/fotografia/camaras-eos-reflex) |
Digital camera for microscope | OLYMPUS | DP27 | https://www.olympus-ims.com/es/microscope/dp27/ |
Electrical tape or Plastic wrap to protect samples | uline.com | https://www.uline.com/Product/Detail/S-6140/Mini-Stretch-Wrap-Rolls/ | |
FHAES Software | https://www.frames.gov/partner-sites/fhaes/fhaes-home/ | ||
Field format | There is no any specific characteristic | To collect information from each of the samples | |
Field notebook | To take notes on study site information | ||
Gloves | For field protection | ||
Hearing protection | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Hearing%20protection |
Large backpacks | There is no any specific characteristic | Strong backpack for transporting samples in the field | |
Safety Glasses | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Safety%20Glasses |
Sandpaper | From 40 to 1200 grit | ||
Software CDendro/ CooRecorder | Tree-ring-measurements and dating can also be done using scanned images of the cross-sections | https://www.cybis.se/forfun/dendro/ | |
Software Measure J2X | Version 4.2 | ttp://www.voortech.dreamhosters.com/projectj2x/tringSubscribeV2.html | |
Stereomicroscope | OLYMPUS | SZX10 | https://www.olympus-ims.com/en/microscope/szx10/ |
Topographic map, land cover map | Obtained from a public institution or generated in a first phase of research | ||
Velmex equipment | Velmex, Inc. | 0.001 mm precision | www.velmex.com |
Wildland Fire Helmet | Forestry Suppliers | There is no any specific characteristic | https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Wildland%20Fire%20Helmet |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved