The footprint of large wildfires on the multifunctionality of fire-prone pine ecosystems is driven by the interaction of fire regime attributes

Abstract

[EN], Background

Mediterranean ecosystems dominated by Pinus pinaster Ait. (maritime pine) are subject to a shift from fuel-limited to drought-driven fire regimes, characterized by an increasing wildfire extent, recurrence, and severity. Previous studies have not addressed the interacting effects of fire recurrence and severity on the ecosystem multifunctionality (EMF) of maritime pine forests, although complex relationships between such fire regime attributes are expected. Here, we evaluated the medium-term effects of fire recurrence and severity on the EMF response of unmanaged, native pine ecosystems dominated by Pinus pinaster in the western Mediterranean Basin. We considered four key ecosystem functions computed from functional indicators (carbon regulation, decomposition, soil fertility, and plant production), which were pooled into an EMF construct. The fire regime effects on the trade-offs and synergies between the considered ecosystem functions were also analyzed. Results

Multiple ecosystem functions responded differentially to fire recurrence and severity. Fire recurrence had a strong effect on soil fertility, decomposition, and plant production functions. No significant effects of fire severity on any of the individual functions were detected. However, both fire regime attributes interacted to determine soil fertility and decomposition functions, suggesting that their performance is only impaired by fire severity when fire recurrence is low. The differing responses to the fire regime attributes among ecosystem functions fostered a significant EMF response to fire severity and its interaction with fire recurrence, indicating that the effect of fire severity on EMF was stronger under low fire recurrence scenarios, even when relationships between individual functions and fire severity were weak. Fire recurrence caused significant trade-offs between functions to emerge. However, these trade-offs were not strong enough to differ significantly from the intrinsic trade-offs (i.e., regardless of the fire regime) of maritime pine ecosystems. Conclusions

Our results indicated the need to use an integrative approach to assess the response of ecosystem functioning to the fire regime in maritime pine ecosystems. Adaptive management responses are necessary towards the minimization of repeated burnings and the reduction of the fuel load in unmanaged maritime pine stands of the western Mediterranean Basin with similar characteristics to those analyzed in this study.

[ES], Antecedentes

Los ecosistemas mediterráneos dominados por pino marítimo (Pinus pinaster Ait.) están sujetos a cambios en regímenes de fuego limitados por el combustible hacia regímenes conducidos por la sequía, y caracterizados por un incremento en la extensión, recurrencia y severidad de los incendios. Estudios previos no han abordado los efectos interactivos de la recurrencia y severidad del fuego en la multifuncionalidad de los ecosistemas (EMF) en bosques de pino marítimo, aunque cabe esperar relaciones complejas entre estos atributos del regimen de fuego. En este trabajo, evaluamos los efectos a medio plazo de la recurrencia y severidad en la respuesta de la multifuncionalidad de los ecosistemas (EMF) de bosques nativos dominados por pino marítimo no gestionados en la cuenca Mediterránea occidental. Consideramos cuatro funciones clave calculadas a partir de indicadores funcionales (regulación del carbono, descomposición, fertilidad del suelo, y producción egetal) los cuales fueron agrupados en un constructo EMF. Los efectos del régimen de fuego sobre las sinergias y contrapartidas entre las funciones ecosistémicas también fueron analizados. Resultados

Múltiples funciones ecosistémicas respondieron diferencialmente a la recurrencia y severidad. La recurrencia del fuego tuvo un efecto muy fuerte en la fertilidad del suelo, en la descomposición y en las funciones de producción. Ningún efecto significativo de la severidad del fuego fue detectado en ninguna de las funciones individuales. Sin embargo, los atributos de ambos regímenes de fuego interactuaron para determinar las funciones de fertilidad y descomposición, sugiriendo que su rendimiento es afectado por la severidad solo cuando la recurrencia del fuego es baja. Las diferentes respuestas a los atributos de los regímenes de fuego entre las funciones ecosistémicas promueven una respuesta significativa de la EMF a la severidad del fuego y su interacción con la recurrencia, indicando que el efecto de la severidad sobre la EMF fue más fuerte bajo escenarios de baja recurrencia, aun cuando las relaciones entre funciones individuales y la severidad fueran débiles. La recurrencia del fuego causó la aparición de ontrapartidas significativas entre funciones. Obviamente, estas contrapartidas no fueron lo suficientemente fuertes para diferir significativamente de aquellas intrínsecas (i.e., independientemente del régimen de fuego) en los ecosistemas de pino marítimo. Conclusiones

Nuestros resultados indican la necesidad de usar una aproximación integrada para determinar la respuesta del funcionamiento al régimen de fuego en ecosistemas de pino marítimo. Respuestas de manejo adaptativo son necesarias para la minimización de quemas repetidas y la reducción de la carga de combustible en rodales de pino marítimo no gestionados en la cuenca Mediterránea, con características similares a aquellos analizados en este estudio.