生态和社会 生态和社会
以下是引用这篇文章的既定格式:
吉尔森，L.， C.惠特洛克和G.汉弗莱，2019。人类纪的复原力和火灾管理。生态和社会24(3): 14。
https://doi.org/10.5751/ES-11022-240314
合成

人类纪的复原力和火灾管理

1南非隆德博斯开普敦大学生物科学系植物保护小组，2美国蒙大拿州立大学地球科学系和蒙大拿州生态系统研究所

摘要

目前正在对世界各地的火灾管理进行广泛审查，逐步制定火灾管理计划，以保持生物多样性和其他生态系统服务，同时减轻对人和财产的负面影响。人们也越来越认识到当前火灾制度的历史和人为因素，以及预测的未来气候变化将导致大多数地区发生更多火灾的可能性。beplay竞技同时，恢复力理论在理解社会生态系统方面发挥着越来越重要的作用，在人类和自然组成部分建立恢复力的新原则正在出现。由古生态学和历史研究提供的长期火灾数据，提供了关于气候、植被、火灾状况和人类在多个时间和空间尺度上的联系的基本知识。这些信息揭示了在多个空间和时间尺度上相互作用的过程如何塑造影响人类和生态反应的当地火灾条件。这种多尺度视角是适应性消防管理战略的重要补充，该战略寻求建立弹性，纳入利益相关方视角，并支持多中心决策。
关键词:自适应管理;历史变异范围;规定彭斯:规模

介绍

考虑到当前气候和土地使用的快速变化，以及干扰作为生态系统动力学的组织力量的普遍存在，将稳定性强加于固有动态系统的尝试被科学界和环境保护界广泛认为是徒劳的(Holling和Meffe 1996年)。然而，认识到生态系统在本质上是不稳定的，往往与现行的土地管理战略相冲突，这些战略旨在保持稳定的条件，确保可靠地提供生态系统产品和服务，以满足人类的需求(North et al. 2015)。生态系统科学指出，需要管理和保护策略，以更好地适应变化和新条件(Higgs等人，2014年，Johnstone等人，2016年，Falk 2017年)。基于“自然流动”范式的生态系统管理方法已经演变为适应变化，同时保持生态恢复力和适应能力，同时满足人类需求。然而，在许多领域，缺乏关于过去可变性或未来变化轨迹的信息使长期资源管理规划变得混乱(North and Keeton 2008, van Wilgen and Biggs 2011)。积极的战略应包括考虑过去运行过且在未来可能很重要的关键生态过程，包括气候变化的临界阈值、自然和人为干扰水平、土地覆盖变化的程度以及物种对环境变化的敏感性(Grumbine 1994, 1997, Biggs et al. 2015, Barnosky et al. 2017)。beplay竞技

近几十年来，人们越来越认识到自然和人为干扰在生态系统动态、生物多样性、营养和能量流动方面的重要性，人们普遍认为，火灾状况的变化将成为未来生态变化的催化剂(Turner et al. 2003, North and Keeton 2008, Penman et al. 2011)。目前，全球生物质燃烧水平被认为超过了过去22000年的水平(Marlon et al. 2016)，在过去40年里，在大多数北方、温带、半干旱和热带生态系统中，火灾的强度和空间范围都有所增加(Mouillot and Field 2005, Flannigan et al. 2009)。最近的“特大火灾”事件与全球变暖和过去的灭火有关，未来可能会发生更多火灾(Abatzoglou和Williams 2016, Balch等人2018)。考虑到火灾在许多生态系统中的重要性，在多个时间和空间尺度上理解其原因和后果已成为地球系统科学、保护战略和资源管理的优先事项(Bowman等，2009年)。

将生态韧性纳入消防管理

生态恢复力被定义为系统应对变化并持续适应的能力(Berkes and Folke 1998)。直到最近，建设社会-生态复原力还是一个有点模糊的管理目标，衡量成功的标准不明确，对关键阈值的识别也很差。然而，弹性研究正处于从理论向实践过渡的激动人心的阶段。例如，在恢复生态学中，有一种转向维护支持抵抗、恢复和重组的生态过程，而不是重新创造先前的参考条件(Falk 2017)。比格斯et al。(2015)大纲七原则构建生态系统服务(表1)的弹性为生态系统管理提供一个框架在面对火灾的变化,气候和土地使用的。我们将Biggs等人(2015)概述的原则应用到火灾管理中，并将使用古生态和历史信息以及不同利益相关方的参与作为建立未来社会和生态火灾恢复力的关键组成部分。

简要回顾消防管理的历史

火已经成为地球系统的一部分超过4000万年，人类管理火至少有60万年(Bowman et al. 2011, O 'Connor et al. 2011)。人类对火的使用通常遵循一个共同的轨迹，跟踪文化进化的过程。最初，火是用来获取野味，推广有价值的植物和产品，方便旅行和提供保护。随着人口规模的增加和定居的增多，为了清理森林和促进畜牧和农业活动，燃烧的程度也在增加。在许多地区，火灾活动在铁器时代达到了最高水平(Pyne 1997, Bowman et al. 2011, Navarro et al. 2015)。随着景观变得更加碎片化，火的使用变得功利，用于作物生长、木炭生产和冶炼活动。当欧洲人殖民美洲、澳大利亚和非洲并开始大规模砍伐和焚烧森林时，又出现了一个高峰(Pausas和Keeley 2014年)。在20世纪上半叶，由于有意的灭火和灭火，许多地区的火灾活动普遍减少;定居点密度的增加和相关的土地使用分散了燃料负荷，减少了火灾的蔓延和燃烧面积(Archibald et al. 2013)。最近,这些趋势已经扭转在火的大小的地方,强度和频率增加,因为气候变化和过去的遗产消防管理(北et al . 2015年)。 Recent decades of increased burning in many regions are the outcome of high levels of fuel biomass in dry forest and grassland ecosystems, warming climate, flammable nonnative species including forest plantations, and deliberate burning (Archibald et al. 2013).

与此同时，认识到火作为一个生态过程的重要性，增加了人们对使用规定烧伤的接受程度(Burrows and McCaw 2013, Kobziar et al. 2015)。这种做法保持了更可控的燃料负荷，降低了野火风险和经济成本，同时保护或恢复生态系统过程、异质性和本地生物区系(Freeman等人，2017年)。然而，科学家、政策制定者和火灾易发地区的土著社区在规定燃烧的动机和方法上有所不同(Freeman等人，2017年)。不可避免的是，关于野火管理的决策是复杂的、不确定的和有争议的，因为火灾涉及风险，影响人类健康和财产，并可能改变关键的生态系统产品和服务。目前的火灾管理根深蒂固地认为，不同的景观具有不同的火灾状况(即，对火灾的一般描述为频率、季节、大小、类型、严重程度和强度，以及在特定植被类型中的面积范围)，但在一些地区，自然火灾状况已被灭火、蓄意燃烧或其他土地使用活动所改变(North et al. 2015)。是否增加或消除火灾的决定，受益于对当前条件与过去火灾制度的差异程度的理解，这是从历史或古生态数据(North和Keeton 2008年)中推断出来的，包括土著人民过去纵火的情况。

变异性和扰动过程的历史范围

试图维持或恢复火灾状态的火灾管理策略，借鉴了过去形成火灾变化的一系列过程(Johnstone等人，2016年)。历史和古生态数据的使用提供了(1)与当前状况进行比较的参考时期和(2)对联系气候、植被、火灾和人类管理的反馈和动态的功能理解。历史基线应确定与气候、火灾状况和相关植被类型相关的时间尺度。一些森林生态系统的自然燃烧时间长达几个世纪，一个合适的参考时期应该跨越几千年。其他生态系统以十年为尺度燃烧，需要几个世纪的参考周期。Whitlock等人(2010,2015)建议使用树木年轮数据和湖泊沉积物木炭记录来延长观察的时间跨度，并捕捉更广泛的扰动条件。一个跨越过去几千年的参考时期通常提供了一个与仅仅跨越几十年的生态系统对火灾的恢复能力截然不同的图景。

火灾管理依赖历史变化范围受到了挑战，因为就人类影响的大小和气候变化的速度而言，我们正在进入新的气候条件(Moritz等人，2012年，Johnstone等人，2016年，Falk 2017年)。beplay竞技土地利用变化的影响将进一步放大未来对气候变化的生态调整，包括土地废beplay竞技弃和城市化、农业和森林砍伐、人工林和外来植物入侵，以及火灾易发地区人类占用的增加(Falk 2016)。此外，植被组成和结构代表了过去干扰的遗产，为未来的火灾活动和脆弱性奠定了基础(Schoennagel等人，2017年)。随着气候耐受阈值的跨越，现有物种的相对优势将发生变化，可能出现新的物种组合，这些变化将响应并推动火灾条件的变化。

除了对时间尺度的考虑之外，对过去火灾恢复力的洞察也应该考虑到社会和环境在不断演变的事实，在任何时间点，野火管理都是由当地情况驱动的，包括社会对生态系统服务的需求和风险感知。直到最近，火灾的长期效益在消防管理中一直被忽视，特别是在生命和财产受到短期威胁时。目前的火灾管理对策，例如积极抑制火灾，允许火灾燃烧，以及进行燃料处理，都是需要持续学习和适应的决策。最近，土著和传统的历史火灾实践以及火灾在文化景观中的作用已被纳入当代火灾管理，特别是在澳大利亚北部(Russell-Smith等人，2003年，2017年，Moura等人，2019年)和南部非洲(Brockett等人，2001年，Trollope 2011年，环境和旅游部2016年)。

总之，古生态和历史信息有助于阐明长期的生态系统动态，包括火灾，并有助于根据扰动历史和生态功能确定保护和管理目标。然而，管理弹性不仅仅是恢复以前的状况;它还需要理解过程，并考虑生态系统对未来条件做出反应的适应能力(Johnstone等人，2016年，Falk 2017年)。因此，管理策略不仅需要有关植被和火灾历史的信息，还需要对导致当前景观状况的特定气候-火-植被相互作用的机制理解。这些机制还需要在可能影响复原力的未来气候条件的背景下考虑(Gavin等人，2007年，Falk 2017年)。扩大历史参考时期的时空维度增加了我们对生态系统如何在比近几十年观察到的更广泛的条件下对火灾作出反应的理解。反过来，这些信息成为评估当前条件的优先级和识别未来新条件的基础。在一系列气候下模拟火灾活动的努力可以通过提出火灾活动的变化已经或将永久改变植被到新状态的地方和条件来支持古生态洞察(Kitzberger等人2012年，Iglesias等人2015年，Loehman等人2018年)。

原则1:保持多样性和冗余

Biggs等人(2015)提出的生态系统恢复力的第一个原则是基于这样一种认识，即生态系统是由许多相互作用的组成部分组成的复杂系统，而复杂系统往往比简单系统更具恢复力。失去一个组件不太可能导致系统崩溃,如果另一个组件可以接管它的功能。换句话说，功能冗余在面对变化时提供了“保险”，从而增加了弹性(Biggs et al. 2015)。火灾易发生态系统的多样性和冗余性通常与过去火灾造成的景观结构和组成异质性的水平有关(Parr和Andersen 2006)。不同的火后年龄和斑块大小，即热多样性，以及斑块的连通性，保持了生物多样性和生态完整性和功能(Beale et al. 2018)。

景观马赛克是由火，植被，气候，土地使用，在某些情况下，草甸来维持的。补丁大小不同公顷数千公里根据植被类型、土地利用和气候之间的联系和火。这些马赛克是由火、植被和(在某些情况下)草食之间的反馈维持的，通常支持一套适应不同火灾后年龄的物种(Bowman等，2016,West等，2016)。马赛克代表了过去干扰事件的信息、材料、成分和结构遗产(Johnstone et al. 2016)。细粒度的植被马赛克为种子传播、殖民和最终从扰动中恢复创造了容易的联系，而粗粒度的马赛克或均匀的景观变化较慢，更容易受到后续扰动的影响(Fletcher等人2014,Ziółkowska等人2014,North等人2015,Oliver等人2015)。火灾通过改变景观马赛克来改变景观的复杂性，包括不同的年龄等级、植被结构和可燃性。

人类通过改变燃烧季节、燃料的数量、类型和连通性以及点火频率在多个时间和空间尺度上操纵火(图1)。他们还可能直接或间接地操纵植被覆盖和草质，改变景观马赛克。因此，在短时间内，人类是火灾事件的重要火源，从十年到世纪，从景观到区域尺度，各种管理行动通过燃料类型和连通性的变化塑造和改变火灾状况。在千年的时间尺度上，气候变化、植被和史前燃烧做法的缓慢变化改变了生态系统的发展和大尺度上的beplay竞技“元火”制度的性质(见图1)。

在许多易发火灾的生态系统中，与人类有关的变化，如灭火，使景观同质化和简化，并侵蚀了它们从干扰中恢复的能力。直接灭火导致了生物量的积累和随后的大火。从这些火灾中恢复通常是缓慢的，产生了更均匀的植被结构(North et al. 2015)。因此，对火灾和植被变化以及火灾管理的长期视角对于维持或恢复生态系统的异质性和相关的弹性至关重要。

在许多森林中，气候变化、灭火、草食beplay竞技性的变化、有意或偶然引进非本土树木以及商业木材活动改变了森林的结构、组成和多样性。生态后果取决于生态系统的性质和历史，一些森林变得更容易受到干扰，而另一些则不那么容易(Johnstone et al. 2016)。例如，在疏火生态系统中，如新西兰和巴塔哥尼亚的潮湿森林，最初的人为火灾迅速超过了自然变异的历史范围，现在的保护策略需要积极的灭火和监测，以维持本地的山毛榉树(罗汉松-假山毛榉)森林(North and Keeton 2008, Kitzberger et al. 2016)。相比之下，易失火的干黄松(西黄松)美国西南部的森林历来适应频繁、低强度的火灾。数十年的灭火导致该地区燃料大量堆积(North和Keeton, 2008年)，火灾面积增加了10倍，从10-100公顷增加到1000-10,000公顷(Guiterman等人，2018年)。成熟的黄松可以在地表火灾中存活，但种子传播能力较差(Falk 2013)，幼苗不能承受持续的干旱和高温，减少了火后再生的可能性(Falk 2013)。因此，严重的大火导致大量树木死亡，并改变了随后森林恢复的生物物理模板(Falk 2013年)。这样的大火促使针叶林转变为以甘贝尔橡树(Quercus gambelii)，火灾后迅速发芽。Multicentury dendrochronological研究从一条穿越赫梅兹山脉,新墨西哥,表明小灌木和广泛的森林补丁同时共存于过去并烧毁。然而,最近,安全性火灾引发了大量偏离历史条件下,过渡到更大的区域的灌木字段(Guiterman et al . 2018年)。地表火灾状况的恢复需要通过有控制的燃烧和间伐来加强管理，以抵消最近灭火的影响(Guiterman等人，2018年)，但此类行动的有效性将取决于未来气候变化的严重程度(Fulé 2008)。beplay竞技森林火灾模型模拟表明，随着气候变化日益严重，燃料处理将变得不那么有效，导致从黄松林向橡树灌丛田转移(Loehman等人，2018年)。beplay竞技复苏的针叶树森林因此似乎不太可能在面对高温,更严重的干旱,火灾安全性,树皮甲虫(象甲科:Scolytinae)暴发(福尔克2013、2017 Guiterman et al . 2018年)。

随着森林生态系统的动态特性日益被认识到，生态恢复界也随之发生了范式转变，从促进恢复先验条件的策略转向恢复过程和功能(Higgs等人，2014年，Falk 2016年)。在生态系统显示出历史变化范围之外的新稳定状态的证据时，专注于建立恢复力的适应性方法变得至关重要。在这些情况下，历史数据可以指导功能和进化目标，涉及关键栖息地类型的管理、特别关注的物种、遗传多样性和重要的生态系统服务(Fulé 2008, Loehman et al. 2018)。此外，古生态数据可以帮助评估对过去气候和火灾变化的响应的迁移率(Fulé 2008)。适应温暖和干燥条件的低海拔物种的辅助迁移可以促进高海拔生态系统的适应(Loehman等人，2018年)。来自低海拔和低纬度站点的参考条件可能提供对高海拔和高纬度生态系统未来将如何出现的洞察。这些信息还可以为规划决策提供信息，例如将人类住区(重新)安置到火灾风险较低的地区(Schoennagel等，2017年，Stephens等，2018年)。

总而言之，Biggs等人(2015)建议保持多样性和冗余需要基于过去和现在生态系统动态以及当前和未来条件的知识的策略。特别是，消防管理计划需要考虑火灾在塑造现在和历史植被马赛克中的作用。管理行动的规模将取决于生态系统转型的规模、恢复的生态系统与当前和未来气候情景的兼容性以及对特定生态系统服务的社会和经济需求。在规划管理响应时，长期数据使管理者能够(1)区分当前的生态系统动态是否像过去那样运行;(2)生态系统复原能力已经受到威胁的程度在当前气候,土地使用,和扰动条件;和(3)生态系统抵御未来的容量条件。

原则2:管理连通性

连通性是指资源或物种在斑块镶嵌、栖息地、景观或社会领域之间分散、迁移或相互作用的结构。高连通性可以促进从干扰中恢复，使扩散和基因流动。然而，在火灾易发的生态系统中，同质化、过度连接的景观往往是灭火和燃料负荷积累的结果。这样的条件会人为地增加火灾的蔓延，侵蚀景观的异质性和生物多样性。与原则1密切相关的是，保持与火灾管理相关的连通性依赖于通过规定的燃烧、管理放牧和燃料操作恢复景观异质性和燃料负荷。在这方面，有关火灾历史和先前植被结构的信息是必不可少的。

在一些地区，人为火灾也有助于维持景观马赛克和生态系统的恢复力。例如，在容易发生火灾的生态系统中，土著的燃烧做法已经发生了数千年，增加了栖息地的复杂性和生物多样性。要在这些生态系统中保持多样性和冗余性以及适当程度的连通性，就需要考虑往往是长期遗留下来的文化以及生态和气候因素。此外，这些地点目前的马赛克通常具有很高的保护或遗产价值，恢复气候驱动的植被和火灾模式的努力应小心，不要与保护或增强文化景观的目标冲突(Whitlock等人，2018年)。例如，澳大利亚的稀树大草原有长期的蓄意燃烧和燃料管理的历史，以支持土著牧民和狩猎采集活动(Gammage 2011)。在澳大利亚西部，Martu土著的燃烧技术促进了对棘齿羚的狩猎(Triodia)草原，以及小的、早季的火灾有助于生境多样性和降低小型哺乳动物种群的死亡率(Bird et al. 2008)。与主要由闪电引发火灾的相邻景观相比，烧焦的棘叶草草地具有更多的小气候变异性和生境异质性(Bird et al. 2012)。通过控制季末的大火，传统的火灾管理技术提高了恢复力，并保护了生物多样性和生态系统服务。同样，南部非洲旱季早期的传统燃烧规模也较小，有助于破坏热带稀树草原的燃料基础，降低火灾强度和季节后期发生强烈火灾的可能性(Archibald et al. 2012)。有意的早季燃烧有助于保持物种丰富度高的细粒斑块镶嵌(Beale等人，2018年)。

撒哈拉以南非洲的稀树大草原和美国大平原的草原有着悠久的火灾和草食历史，也应该在管理战略中加以考虑。近几个世纪来，由于土著迁移、土著牧民的损失、农业和灭火政策，热带稀树草原的火灾制度已经被破坏(Moura等人，2019年)。恢复马赛克燃烧和野生化，即重新引入本地草食动物，有几个好处。它有助于分解燃料基础，从而降低大范围火灾的风险;维持活跃的种子源和地下生物量，以供扰动后的植被恢复;为生物多样性和其他重要的生态系统服务提供了广泛的栖息地(Le Page et al. 2010, Archibald et al. 2012, Laris 2013, Moura et al. 2019)。草食动物和火灾管理的整合，也被称为pyric草食动物，通过火灾和草食动物之间的正负反馈恢复了生态系统的异质性，这创造了一种干扰和功能的移动马赛克(Fuhlendorf et al. 2009)。例如,恢复美国的高草草原大平原涉及重新散放的野牛(野牛野牛)和随机开火。食草动物有选择地吃新烧焦的区域，火和食草的结合创造了一个复杂的移动马赛克，提供了广泛的栖息地(Fuhlendorf et al. 2009)。

综上所述，连通性和异质性密切相关，反映了扰动遗产的空间维度。长期数据不仅产生了马赛克生态系统过去的结构和功能的信息(如在原则1:保持多样性和冗余)，但也要包含在实施灭火政策之前人们如何管理燃料连接的知识。此外，在曾经普遍存在大型食草动物的火灾易发地区，也有机会通过高温草甸将火灾管理和野生动物重新放生结合起来。目标应该是为每个生态系统制定一个量身定制的应对措施，在考虑未来条件和文化维度的同时，恢复扰动和异质性之间的关系。

原则3:管理缓慢的变量和反馈

要理解和预测恢复力的变化，就需要了解在时间和空间尺度范围内变化的驱动因素的信息。发生在几个世纪到几千年的慢变量创造了边界条件，在这个条件下，快变量相互作用。社会和生态系统中的制度转移是慢变量和快变量之间反馈的结果。例如，当快速变化变量的临界阈值侵蚀生态系统的弹性时，温度的缓慢变化可能引发非线性响应(Scheffer and Carpenter 2003, Carpenter et al. 2011)。气候为火灾设定了边界条件，确定了哪些地区过于潮湿(点火受限)或过于干旱(生物量受限)而不能燃烧(Murphy等人，2011年)。在这些边界内，火灾状况对一系列因素作出反应，包括降雨变化、植被和草食的反馈以及燃料连通性的变化。单个火灾事件受燃料条件、火灾气候和天气、景观特征和火灾管理策略的影响(Whitlock等，2010;图1)。如前所述，由过去的火灾、草食和土地利用所形成的马赛克是干扰事件的生物物理模板。识别这些遗产以及生态变化的缓慢和快速变化的驱动因素，可以帮助确定消防管理的安全操作空间(Johnstone等人，2016年)。

在几千年的时间尺度上，太阳辐射、冰盖范围和CO的缓慢变化2通过对温度、降雨和植被的影响驱动区域到全球范围内火灾活动的变化(Daniau et al. 2012, Marlon et al. 2016)。它们提供了一个模板，在这个模板上，更小的规模和更快的变量可以发挥作用。在千年和百年的时间尺度上，最后一次冰期的生物量燃烧较低，当时寒冷、干燥的条件和低水平的大气温室气体限制了生物量的生产和点火(Thonicke et al. 2003, Daniau et al. 2012)。在冰期结束时，温度上升，火灾一般会增加(Power等人，2008年)。在澳大利亚和南美南部，在过去几千年里记录了较高的火灾活动，这归因于年际气候变化增加和人口增长的综合影响(Whitlock等人，2007年，Mooney等人，2011年)。在北美西部，木炭记录显示，此时由于条件比以前更冷，火灾有所减少，但在大约900年至1300年前温暖干燥的中世纪气候异常期间，火灾有所增加(Marlon et al. 2012, Calder et al. 2015)。

未来的火灾状况将由温度、水可用性、着火和火-气候-植被反馈之间类似的层级相互作用形成，在多个时间和空间尺度上相互作用(Kitzberger等，2017年)。预测未来的火灾状况需要考虑“自上而下”的变量，如全球和区域气候，与小规模“自下而上”的驱动因素，如地形、植被异质性和人类管理，在十年到百年的时间尺度上相互作用的速度有多慢。对未来条件的模型模拟表明，火灾将在未来世纪变得更加频繁和广泛(Murphy等人2011年，Moritz等人2012年，Huntingford等人2013年)。然而，未来的火灾条件在分区域，即景观，尺度上是不确定的，气候变化更难预测，非气候因素的影响，如土地使用变化，变得重要。beplay竞技气候影响也将取决于生态系统是点火还是燃料有限(Whitlock等人2010年，Kitzberger等人2017年)。例如，如果降水增加，就可能在潮湿森林发生火灾，如果燃料过于稀少，就可能在干旱地区发生火灾。

识别的影响区域和全球自上而下的司机和当地自下而上司机paleoecological记录需要比较多个paleoecological记录(Gavin et al . 2007年)。在大范围内同步发生的火灾和植被变化模式可能反映了大规模的驱动因素，而非同步变化则反映了当地的影响，如地形、水文、当地管理和燃料火灾反馈。例如，对Fennoscandia北部针叶林的研究表明，在公元1500年至1900年夏季降雨量少的时期，尽管当地在土地使用和火灾管理方面存在差异(Aakala等人，2018年)，但火灾在区域上有广泛的同步性。在总体干旱时期，火灾的发生受到气候的强烈影响，结果表明，在干旱时期可能会发生高火灾年，而在湿润时期，人类是更重要的火源。这些发现可以为该地区的适应性火灾管理反应提供基础，反映干旱时期气候驱动的火灾和潮湿时期燃料驱动的人为火灾的高概率。

次大陆地区,大陆比较火的历史是增强通过访问全球木炭数据库(https://www.paleofire.org)，该网站提供来自世界各地的木炭记录的开放访问。此外，全球现代木炭数据集能够使用其他现代数据集校准古火灾数据，如来自卫星图像的火灾发生数据、植被发生情况和土地覆盖变化(Hawthorne等，2018年)。在多个时间尺度上联系气候、火灾和土地利用的动态信息有助于验证明确考虑火灾作用的生态系统模型，从而提高对未来预测的信心(Henne等人，2013年，Pfeiffer等人，2013年)。Young等人(2019)开发了阿拉斯加北方针叶林和苔原近期火灾和气候的统计模型，以评估火灾发生的概率并确定火灾发生的温度阈值。该模型用于重建公元850年至1850年的火灾活动，通过与湖泊沉积物木炭记录估计的火灾返回间隔进行比较，来量化模型输出的准确性。利用未来气候预测对阈值位置进行建模表明，到2070-2099年，50%的阿拉斯加苔原和北方森林将被烧毁。研究结果表明了阈值关系的重要性，以及古生态记录在评估观测记录之外的火灾预测时的效用(Young等，2019年)。

总而言之，长期数据可以帮助阐明缓慢的自上而下变量(如气候)如何为快速的自下而上变量提供背景。尽管缓慢的大规模变量通常无法管理，但研究它们与可能可以管理的更快的变量之间的相互作用和反馈是有信息的，对缓解或适应当前和未来的火灾活动可能有用。了解这些多尺度的相互作用有助于探索未来的场景，这些场景是讨论环境可能性和社会可取性的基础。

原则4和5:培养复杂适应性系统思维，鼓励学习

火灾易发景观通常支持复杂的社会-生态系统，受子系统之间的反馈、突发属性和随机事件的影响。区域到局部的火灾条件反映了气候、植被、当地地形、水文和土地使用之间的复杂相互作用，以及社会经济和文化因素(Moritz等，2012)。长期以来，人们一直有能力改变火灾状况，并在这个过程中，通过蓄意燃烧或灭火促进和消除不同的物种和植被类型(Bond and Archibald 2003, Bowman and Murphy 2011, Archibald et al. 2012)。这种历史上对火的使用与当前的管理决策形成了鲜明对比，后者通常是事件驱动的响应，很少考虑到在更长和更大的尺度上运行的自然和人为驱动的过程。Pyrogeography,研究的过去、现在,预测分布,出现了作为理解的框架多尺度之间的反馈互动因素,确定火应对紧迫的生态条件和管理决策(奥康纳et al . 2011年,鲍曼et al . 2013年)。在做消防管理决策时，了解可用的方案和可能的未来情况是很重要的。现在和未来的火灾管理必须灵活和适应，允许在“实践中学习”的循环中纳入变化。这种更灵活的反应确保了消防管理不会变得根深蒂固，不会与新兴知识、不断变化的气候和不断转移的社会重点脱节(Penman等人，2011年，van Wilgen和Biggs, 2011年)。

早期的适应性管理策略侧重于“项目学习”，通过迭代的实施、监控和调整周期(图2)。这个项目学习周期是由“程序化学习周期”所支撑的，“程序化学习周期”将管理过程概念化，并允许涉众清晰地表达他们的目标和愿景。项目学习和规划循环之间的联系，称为双周期学习(图2)，鼓励对涉众偏好和观点的探索(规划学习)，作为项目实施(项目学习)的直接来源。在这两个周期中，利益相关者帮助定义和调整社会框架中的问题。在火灾管理中，程序性学习允许反思管理目标是如何作为利益相关者的投入和对过去和现在管理实践变化的影响的认识的结果而制定的。

我们建议，适应性火灾管理策略需要纳入第三个周期(时间视角学习)，包括从长期火灾历史、传统燃烧实践、火灾管理的影响和未来气候预测(Gillson和Duffin 2007年，Gillson和Marchant 2014年)。这个循环为火灾频率、强度和规模的适当上限和下限提供了依据，依据的是对历史变化范围、土著做法的作用和未来气候情景的了解(van Wilgen等，2003,2012,Penman等，2011)。“三周期”适应性管理策略(图2)旨在将时间可变性整合到程序性学习周期中，从而帮助利益相关者重新构建环境变化感知基础上的假设(Fontaine 2011, Gillson和Marchant 2014, Gillson 2015)。

在程序化学习周期中，确定涉众群体，并将问题概念化。要做到这一点，需要考虑过去生态系统变化的知识和未来条件的情景，就像在时间视角学习周期中描述的那样。后一个周期旨在帮助利益相关者了解现代景观的历史和动态，并决定什么景观条件是重要的和可能的未来。有了这些知识，就可以制定出所需的可变性范围、管理干预的阈值，甚至目标本身。定义了这些“潜在关注的阈值”之后，就有可能实现一个自适应的管理周期，其中包括实验、实现和监视(项目学习)。反过来，该活动告知问题是如何构建的，并确定未来关注的阈值(程序性学习)。循环的不同元素之间的连接是可能的，流程需要自适应地和迭代地管理，以便在出现新的透视图时将其合并。

总之，火灾管理是复杂的，因为社会和环境因素之间的相互作用和反馈在时间和空间尺度范围内运行，因为未来的条件是不确定的。成功的管理成果需要学习和复杂的系统思维。我们设想，如果涉众对过去的条件和可变性有更现实的理解，以及这些与可能的未来情景的关系，他们可能会改变他们的期望，并开发不同的期望未来情景。随着人类活动和气候变化对生态系统造成的压力越来越大，科学家和其他利益攸关方更有必要从过去吸取教训，分享有关历史观点、当前管理重点和未来beplay竞技火灾情景的知识。

原则6和原则7:扩大参与，促进多中心治理体系

易火景观的管理通常是一个有争议和情绪化的问题，充满了科学的不确定性、经济后果和社会细微差别。消防管理决策对经济可行性、社区可持续性、遗产价值和生态系统服务具有影响(Noss等人，2006年，富兰克林和约翰逊，2011年，特纳等人，2013年)。公共卫生问题、文化价值、自然资源的传统管理和土地所有权都影响到人们对火灾制度的看法以及火灾恢复和管理的机会。因此，消防管理需要融入复杂性思维，具备足够的适应性，能够及时应对不断变化的环境条件、社会需求、突发事件和极端事件。成功的适应性管理需要不同利益相关者群体之间建立强有力的伙伴关系，并融合利益相关者的知识和价值观，以促进科学家、土地管理者和社区之间的学习和合作(Penman等，2011年)。这种多中心治理方法还要求管理目标是可行的、生态现实的、社会可接受的，以证明土地资源机构和当地社区的实施是合理的(Penman et al. 2011)。

需要多中心治理来管理和预测由全球和区域驱动的变化，这些变化在景观和地方尺度上都有影响。多中心治理促进广泛参与，将其作为实现大规模环境目标的手段。一个例子来自美国大平原，那里的古生态证据表明，在过去5000到8000年里，草一直占主导地位(Twidwell, Fuhlendorf, et al. 2013)。射击频率在20th世纪以来，由于农业和景观的破碎化，加上土著燃烧做法和土著食草动物的消失。该地区的草地群落退化，在许多地方已被杜松取代(Juniperus)灌木地和林地,有能力更严重的火灾(联手et al . 2014年)。植被变化与生态系统服务的丧失有关，包括草地生物多样性和产量的减少、碳封存和水储存(Twidwell, Fuhlendorf, et al. 2013, Twidwell, Rogers, et al. 2013)。作为回应，当地社区组织了规定的焚烧合作社，目的是防止刺柏进一步入侵和恢复草原。在大多数地区，这些燃烧合作社在严格的立法下运作，禁止在野火危险很高的时候燃烧。然而，实验和建模研究表明，高强度燃烧正是阻止杜松树蔓延和恢复草原所需要的(Twidwell, Fuhlendorf, et al. 2013)。这项研究的结果现在被用来启动立法改革，允许在更极端的野火条件下燃烧，从而增加草原恢复的机会(Twidwell, Rogers, et al. 2013)。该例子说明了一种多中心方法，社区、科学家和立法者都为制定消防管理政策和实践做出贡献。

在人类活动历史悠久的地区，消防管理受益于对文化景观和自然过程被改变的程度的理解。一个主要挑战是寻找一些当地的知识传统的消防管理用火管理计划和政策在区域和国家层面。集成不同的知识系统、视角、需求和治理结构是具有挑战性的，但可能会在治理系统中建立冗余，从而建立弹性。预期的结果是维持生计，改善利益相关者之间的关系，并提高应对未来火灾活动加剧的响应能力(Biggs等人，2015年)。澳大利亚北部的西阿纳姆地减轻火灾(WALFA)项目就是一个融合了当地实践的共享治理的例子。这个项目整合并恢复了土著居民的消防管理，这种管理被欧洲人的定居和中央集权所破坏。WALFA是首个基于火灾管理的碳补偿项目(Russell-Smith et al. 2017)，它在地方层面提供文化、自然资源和生物多样性效益，同时在全球层面解决气候变化问题。beplay竞技WALFA说明了处理地方和国家优先事项和政策驱动因素的可能性(Russell-Smith等人，2017年)。据预测，澳大利亚大陆在未来几十年将变得越来越干旱和容易发生火灾(Bowman和Murphy 2011年)，因此迫切需要这样的举措，而WALFA为多中心治理提供了一个模型，有可能应用于其他地方。

总之,协调国际、国家和社区未来消防管理目标和政策需要一个多中心的方法涉及多个利益相关者群体。需要一种灵活的、适应性的和参与性的火灾管理方法，以来自多个利益攸关方的投入为基础，包括当地和土著社区、科学家、管理人员和政策制定者，他们制定并致力于维护生态系统动态和服务的共同愿景，并在未来的火灾面前保护社区，并满足国家和国际环境目标(Rogers et al. 2013)。

结论

火灾制度、景观、气候和社会是地球系统的动态组成部分，需要考虑时间角度的适应性火灾管理方法。在当前社会和经济需求以及未来生态系统恢复力的背景下，评估过去火灾情况的遗留影响对成功的生态系统管理至关重要。未来火灾管理规划的关键要素是:(1)火灾-气候的长期联系和火灾变化的历史范围;(2)过去土地使用的遗留问题，包括土著的焚烧做法;(3)推动当前和未来保护目标的文化和经济目标;(4)未来的气候和火灾活动，以及未来可能的备选情景的识别。我们已经展示了如何利用Biggs等人(2015)的七个原则在消防管理规划中建立弹性:

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致谢

本文讨论的研究部分由ACCESS、NRF、GreenMatter奖学金和美国国家科学基金会(0966472)资助。

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