ABSTRACT

Pine-oak forests cover 14.2 million hectares in Mexico, a country that has the richest pine and oak diversity in the world. These diverse forests are a source of goods and services for rural and urban society, but they are being degraded and deforested. A cause of degradation is the alteration of the fire regime caused by fire exclusion or excessive burning. Little information is available on how to restore ecologically appropriate fire regimes in Mexican pine-oak ecosystems. Less is known about the fire ecology of the oak species. To determine which of these pine-oak and oak forests are firemaintained and which are sensitive to fires, and to provide insight into the restoration of appropriate fire regimes, this paper categorizes oak species according to the following characteristics: climate and type of vegetation, environment and succession, fire regime, growth form, vegetative regeneration, regeneration niche, acorn size, foliage type, bark thickness, subgenus, and understory. Frequent low-intensity surface fires are recommended for the restoration and maintenance of many of these forests and to reduce the ecological, economic, and firefighting impacts that result from large-magnitude wildfires, although it is recognized that for some species of pine and oak, periodic high-intensity fires are required. Because the source of more than 40% of the wildfires in Mexico is agricultural and grazing activities, it is essential to consider the needs of rural communities who use fire for their livelihood, and how burning might help restore and maintain these ecosystems.

RESUMEN

Los bosques de pino-encino cubren 14.2 millones de hectáreas en México, país que cuenta con la mayor diversidad de pinos y encinos en el planeta. Estos bosques son fuente de bienes y servicios para la sociedad rural y urbana, pero están siendo degradados y deforestados. Una fuente de degradación es la alteración de los regímenes de fuego ocasionada por la exclusión del fuego o por incendios excesivos. Existe poca información relativa a la restauración de regímenes de fuego ecológicamente adecuados en los ecosistemas de pino-encino mexicanos. Hay todavía menos información sobre la ecología del fuego en encinares. Para determinar cuáles de esos bosques son mantenidos por los incendios, cuáles son sensibles y proveer información para la restauración de regímenes de fuego adecuados, este trabajo categoriza las especies de encinos acorde con las siguientes características: clima y tipo de vegetación, ambiente y sucesión, régimen de fuego, forma de crecimiento, regeneración vegetativa, nicho de regeneración, tamaño de la bellota, tipo de follaje, grosor de corteza, subgénero y sotobosque. El fuego frecuente, de baja intensidad, es recomendado para la restauración y mantenimiento de muchos de estos bosques y para reducir los impactos ecológicos, económicos y de combate que resultan de incendios de gran magnitud, aunque se reconoce que para algunas especies de pino y encino se necesita fuego periódico de alta intensidad. Debido a que la fuente de más de 40 por ciento de los incendios en México son las actividades agropecuarias, es esencial considerar la necesidad de la gente en las comunidades rurales, quienes utilizan el fuego en sus sistemas de producción, y cómo el uso del fuego puede ayudar a restaurar y a mantener estos ecosistemas.

Keywords: fire ecology, Pinus, prescribed fire, Quercus, restoration ecology

Palabras clave: ecología del fuego, Pinus, quema prescrita, Quercus, ecología de la restauración

Fire has been an important part of the Earth system for over 350 Myr. Humans evolved in this fieryworld and are the only animals to have used and controlled fire. The interaction of mankind with fire is a complex one, with both positive and negative aspects. Humans have long used fire for heating, cooking, landscape management and agriculture, as well as for pyrotechnologies and in industrial processes over more recent centuries. Many landscapes need fire but population expansion into wildland areas creates a tension between different interest groups. Extinguishing wildfires may not always be the correct solution. A combination of factors, including the problem of invasive plants, landscape change, climate change, population growth, human health, economic, social and cultural attitudes that may be transnational make a reevaluation of fire and mankind necessary. The Royal Society meeting on Fire and mankind was held to address these issues and the results of these deliberations are published in this volume. This article is part of the themed issue ‘The interaction of fire and mankind’.

Abstract

A fundamental principal of savanna fire ecology is that the fire regime determines vegetation cover, especially as it pertains to trees. A corollary is that late fires are more damaging to trees than early fires. Much evidence in support of this principle has been derived from a series of long-term burning experiments based on the pioneering work of Andre´ Aubre´ville. Eighty years ago, Aubre´ville devised an experiment to study the impacts of fire on savanna trees in Africa. The design conventions of this study remain highly influential. It is now clear, however, that the dates chosen by Aubre´ville and his followers do not reflect the burning practices of West African people. Dates that were chosen for ‘‘early’’ and ‘‘late’’ are not representative of actual fire timing; they represent extremes. This study has four goals: (i) to critically review the results of the burning experiments; (ii) to examine them in the context of results from recent savanna fire studies; (iii) to evaluate their limitations based on data for actual burning practices and fires fromWest Africa; and (iv) to critically evaluate the use of the early/late terminology in contemporary fire research.We find the majority ofWest African fires occur during the ‘‘middle’’ of the fire season. Our field studies find that fire temperature and burn completeness are highest in the middle-season. We conclude that the early/late fire dichotomy is not sufficient for understanding the impacts of anthropogenic fires in the region and we make suggestions for rethinking its use more broadly.

Keywords: Savanna, fire, burning experiments, Africa, fire timing, critical physical geography

Introdução
O fogo é responsável, há milhões de anos, por moldar ecossistemas savanicos (PAUSAS & KEELEY 2009, SIMON et al. 2009, BOND 2005). No Cerrado, além do fogo de origem natural, há diversas formas tradicionais do uso do fogo, tanto para fins de manejo da vegetação natural como para fins produtivos (MISTRY, 1998; MISTRY et al., 2005; SCHMIDT et al 2007; SCHMIDT et al 2011; FALLEIRO, 2011; MELO e SAITO, 2011). As práticas tradicionais de uso do fogo têm papel central na manutenção da heterogeneidade espacial e de importantes processos ecológicos, como demonstrado para savanas na África (Brockett et al., 2001; Laris, 2002) e na Austrália (RUSSELL-SMITH et al., 1997; BIRD et al., 2008). Atualmente, a política do ‘Fogo Zero’ prevalece em Unidades de Conservação (UC) no Cerrado (RAMOS-NETO e PIVELLO 2000). No entanto, esta estratégia de tentar evitar, combater e extinguir todo e qualquer fogo é contraditória à história evolutiva dos ecossistemas do Cerrado. Além disto, a proibição de uso do fogo como ferramenta produtiva e de manejo da paisagem gera conflitos entre a gestão das UC e comunidades locais. Nesse contexto, pesquisas científicas podem influenciar os modelos de gestão de áreas protegidas em ecossistemas savânicos, auxiliando o reconhecimento dos usos do fogo como ferramenta de manejo, por exemplo, utilização estratégica do fogo na contenção de propagação de incêndios e manutenção da paisagem (MYERS, 2006).

RESUMO – Pela primeira vez no Brasil, queimadas prescritas de baixa intensidade no começo da estação seca foram implementadas em Unidades de Conservação (UC) do Cerrado como estratégia de manejo. Os objetivos destas queimadas são proteger áreas de vegetação sensíveis ao fogo, como mata ciliar; fragmentar e reduzir o combustível criando mosaicos de vegetação com diferentes estágios de regeneração pós-fogo; e mudar o atual regime do fogo, caracterizado pela ocorrência de grandes incêndios ao final da estação seca (agosto-outubro). Essas queimas prescritas fazem parte de um Programa Piloto de Manejo Integrado de Fogo (MIF) que foi implementado em 2014 em três UC do Cerrado: o Parque Nacional da Chapada das Mesas (PNCM), Parque Estadual do Jalapão (PEJ) e Estação Ecológica Serra Geral do Tocantins (EESGT). Durante a implementação do programa, foram acompanhadas e realizadas medições de parâmetros ecológicos que são apresentadas neste artigo. Adicionalmente, descrevemos o desenho experimental que inclui o estabelecimento de parcelas permanentes para o acompanhamento de longo prazo dos efeitos das queimas precoces prescritas em comparação com áreas queimadas no final da estação seca (simulação de incêndios) e áreas não queimadas, estabelecidas nestas três UC em 2015. Resultados em 2014 indicam que as queimas prescritas foram de baixa intensidade devido à época e a hora de início das queimas, com
baixa velocidade de propagação e consumo de combustível que variou entre 46 e 84%. A partir desta experiência, apresentamos questões de manejo e pesquisa que devem ser consideradas para o planejamento e implementação de MIF em UCs como as razões de uso do fogo e percepções das comunidades locais sobre os efeitos dos diferentes tipos de fogo.
Palavras-chave: Intensidade de queima; parcelas permanentes; monitoramento da vegetação. ABSTRACT – For the first time in Brazil, low intensity prescribed fires at the beginning of the dry season were implemented in Cerrado protected areas as a management strategy. The objectives of these burns are to protect fire-sensitive vegetation such as riparian forests; to reduce and fragment fuel loads creating vegetation mosaics with different stages of post-fire regeneration; and to change the current fire regime, characterized by large wildfires during late dry season (August-October). These prescribed burns are part of an Integrated Fire Management (IFM) Pilot Program, which was implemented in 2014 in three protected areas of Cerrado: Chapada das Mesas National Park (CMNP), the Jalapão State Park (JSP) and the Serra Geral do Tocantins Ecological Station (SGTES). During the program implementation, several ecological parameters were measured and are reported in this article. In addition, we describe the experimental design for establishing permanent plots for long-term monitoring of the effects of early dry season prescribed burning in comparison to late burning and unburned areas, which we established in the three protected areas in 2015. Results from 2014 show that prescribed burns were of low intensity due to the season and the start
time of burning with low fire line spread rates and fuel consumption ranging between 46 and 84%. From this IFM programs are presented including the reasons for the use of fire and the perceptions of local communities about the effects of the different types of fire. Keywords: fire intensity; permanent plots; vegetation monitoring.

RESUMEN – Por primera vez en Brasil, quemas prescritas de baja intensidad durante el comienzo de la estación seca fueron implementadas en áreas protegidas del Cerrado como estrategia de manejo. Los objetivos de estas quemas son proteger áreas sensibles al fuego; como la vegetación de ribera; fragmentar y reducir el combustible creando mosaicos de vegetación con diferentes estadios de regeneración post-fuego; y mudar el actual régimen del fuego, caracterizado por grandes incendios en el final de la estación seca (agosto-octubre). Estas quemas prescritas forman parte de un Programa Piloto de Manejo Integrado del Fuego (MIF) que fue implementado en 2014 en tres áreas protegidas del Cerrado: el Parque Nacional da
Chapada das Mesas (PNCM), el Parque Estadual do Jalapão (PEJ) y la Estación Ecológica Serra Geral do Tocantins (EESGT). Durante la ejecución del programa se acompañaron y se midieron diversos parámetros ecológicos que se presentan en este artículo. Además, se describe el diseño experimental que incluye el establecimiento de parcelas permanentes para el monitoreo a largo plazo de los efectos de las quemas prescritas tempranas en comparación con áreas quemadas incendiadas y áreas sin quemar establecidas en las tres áreas protegidas en 2015. Resultados de 2014 indican que las quemas fueron de baja intensidad debido a la época y hora de inicio, con una velocidad de propagación baja y un consumo de combustible que
osciló entre el 46 y 84%. A partir de esta experiencia, se presentan cuestiones de manejo y de investigación que deben ser consideradas para la planificación y ejecución de otros programas de MIF en áreas protegidas como las razones del uso del fuego y las percepciones de las comunidades locales sobre los efectos de los diferentes tipos de fuego.
Palabras clave: Intensidad y comportamiento del fuego; parcelas permanentes; monitoreo de la vegetación.

Prepared on behalf of the Wildland Fire Management Working Group established under the Canadian Council of Forest Ministers

INTRODUCTION
Over the past 10 years, Canada has witnessed a serious and sustained increase in extreme wildland fire behaviour and wildland-urban interface (WUI) events resulting in threats to life, property and natural resource values being amplified. Impacts to people and communities across the country are increasing. While Canada is internationally renowned for its wildland fire response capabilities, Canadian jurisdictions are reaching the limits of what existing suppression resources can achieve. Our success with suppression should not be understated, but managing wildland fire in the face of growing challenges will continue to put increasing pressure on suppression capacity. Effort needs to be made toward increasing this capacity. An equivalent focus and commitment must also be made toward the shared responsibility for, and marked progress on, prevention, mitigation and preparedness. In 2005, the Canadian Wildland Fire Strategy (CWFS) predicted a number of the challenges we are now experiencing such as more extreme fire behaviour, increasing wildland fire impacts, increasing effects of climate change and eroding response capacity. While all jurisdictions have made progress on various aspects of the CWFS, advancement has been slower and more costly than originally envisioned. Substantial resourcing (see Table 1) has gone into initiatives that support its strategic objectives; however, actions and investments have been somewhat ad hoc and not always strategically coordinated. A lack of standardized reporting makes it difficult to attribute actions and progress. Circumstances such as climate change, aging infrastructure, increasing industrial development and an expanding WUI have increased implementation costs. As a result, strategic, coordinated and targeted efforts are required or Canada will find itself in a situation where challenges exceed capacity.

1. Introdução
A incidência e severidade dos incêndios têm aumentado nas savanas tropicais da América Latina. No Cerrado brasileiro, as políticas de combate ao fogo se justificam pelos importantes incêndios que ocorrem durante a estação seca. Em 2012, estimou-se que cerca de 24% das emissões de CO2 relacionadas ao uso do solo entre 2003 e 2005 surgiram da região do Cerrado, decorrentes predominantemente de desmatamentos e queimadas (HOFFMANN, 2013). O manejo do fogo nas áreas protegidas (AP) tornou-se um grande desafio, com mais de 50% de algumas AP afetadas por incêndios todos os anos (BEATTY, 2013). O uso do fogo por agricultores é geralmente apontados como responsáveis pelas mudanças de regime de fogo no Cerrado. Ao longo dos últimos 50 anos, as queimadas, realizadas predominamente no início de estação seca, foram
substituídos por queimadas de fim de estação seca, ocasionando incêndios de grande extensão e intensidade, provocando maior mortalidade de plantas e consequências para o abastecimento de mananciais (SILVA et al. 2011). Por outro lado, no Cerrado, o paradigma do "fogo zero", está sendo questionado há muitos anos, pois há um reconhecimento crescente por parte dos ecólogos e gestores públicos que o fogo no Cerrado deve ser manejado para a conservação. O modelo de
« manejo integrado do fogo », tem sido adotado em outros países com ecosistemas savanicos, como Austrália e África do Sul desde os anos 1990 (BROCKETT; BIGGS et al., 2001; RUSSELL-SMITH; LUCAS et al., 1997). No Brasil, desde 2012, a cooperação Alemã (GIZ), junto com o Ministério do Meio Ambiente, o ICMBio e a Universidade de Brasilia, são os principais precursores e financiadores do Manejo Integrado do Fogo (MIF) no Cerrado, através do projeto de cooperação “Prevenção, controle e monitoramento de queimadas irregulares e incêndios florestais no Cerrado”, também conhecido como "projeto Cerrado-Jalapão". O projeto procurar implementar um novo plano de ação de combate às queimadas, incêndios e desmatamento no bioma Cerrado. Mais especificamente, são testado o novo modelo do MIF em três unidades de conservação do
Cerrado (o Parque Nacional Chapada das Menas-PNCM, o Parque Estadual do Jalapão- PEJ, e a Estação Ecologica Serra Geral do Tocantins- EESGT), em parceria com orgões ambientais brasileiros e as comunidades residentes, de modo a reintroduzir o fogo como instrumentos de gestão no inicio da estação seca, e assim evitar os incêndios devastadores do fim da estação seca, e monitorar estas experiências através de pesquisas. O Manejo Integrado do Fogo de base comunitaria (MFBC) é um tipo de manejo da terra no qual uma comunidade local residente tem envolvimento substancial na decisão dos objetivos e práticas envolvidos na prevenção, controle ou uso do fogo (Ganz et al., 2003 apud (HOFFMANN, 2013). Porém, no Brasil não foram estabelecidos ainda processos e procedimento claros para envolver as comunidades no MFBC, pois as iniciativas são inicipientes, sobretudo no Jalapão. Além disso, estas iniciativas acontecem em regiões marcadas por um histórico de politicas ambientais repressivas, que, junto com a expansão rápida do agronegócio nas margens das Unidades de Conservação, levaram muitas vezes à desqualificação dos sistemas de produção locais (ELOY; AUBERTIN et al., In press).

RESUMO

O zoneamento de risco de incêndios florestais (ZRIF), é uma ferramenta importante para a prevenção, monitoramento, planejamento, combate a incêndios e definição de políticas públicas relativas à manutenção do patrimônio ecológico. Os incêndios oferecem risco ao meio ambiente, além disso de acordo com sua proporção podem se tornar muito difíceis de controlar e combater. Pensando então em termos de monitoramento e prevenção surge necessidade de se desenvolver metodologias para realizar o ZRIF de reservas de florestas nativas no estado de Santa Catarina, que é o enfoque principal desta pesquisa. O trabalho foi realizado na Reserva Biológica do Aguaí que está localizado nos contrafortes da Serra Geral no sul do estado, com altitude entre 200 e 1400 m e área de 7.672 ha. A áreas de estudo foram divididas em REBIO do Aguaí com 7.874 ha e área do entorno com 18.441 ha. As áreas de estudo abrigam as nascentes que dão origem aos rios que abastecem a região sul catarinense, influenciando diretamente 450.000 pessoas. A pesquisa procurou validar e aprimorar as técnicas de ZRIF já aplicadas por autores como Oliveira (2000), Koproski (2010), Nunes (2011), Tetto (2009) entre outros, que desenvolveram modelos de ponderação e pesos atribuídos a diferentes planos de informações que tem como base cada fator que afeta a ocorrência de incêndio em um determinado local (presença humana, vento predominante, material combustível, declividade, cobertura vegetal e orientação das encostas) por meio da técnica de álgebra de mapas realizada com uso do software "ArcGis 9.3". Foram utilizadas imagens aéreas do voo do estado de SC para construção da base cartográfica, dados altimétricos ASTER/GDEM e dados da estação BDMEP/INMET de São Joaquim para determinação dos ventos predominantes da região, além de dados de cartografia do IBGE. O produto do trabalho são mapas com seis classes de risco de
incêndio florestal; nulo, baixo, moderado, alto, muito alto e extremo. Para os limites da REBIO do Aguaí apresentaram respectivamente as proporções de, 3,4%, 42,5%, 19,7%, 20,6%, 9,6%, e 4,2% em relação à área total da reserva (7874 ha) e 14,2%, 30,7%, 19,8%, 13,4%, 16,7% e 5,1% para a área do entorno (18441 ha) para as classes de risco nulo, baixo, moderado, alto, muito alto e extremo respectivamente. A aplicação da metodologia de ZRIF para a área da REBIO e para área do entorno oferece subsídio para a melhoria na gestão da reserva e do entorno. O ZRIF oferece a possibilidade de um planejamento mais assertivo de ações de prevenção e monitoramento relacionadas às classes de risco elevado presentes no mapa. As metodologias adotadas se mostraram satisfatórias para o zoneamento de risco de incêndio da REBIO do Aguaí e da área do entorno.
Palavras-Chave: Zoneamento de Risco de Incêndio Florestal, Álgebra de Mapas, Incêndio Florestal, Proteção Florestal.

ABSTRACT
In semi-arid grasslands of the North American Great Plains, fire has traditionally been viewed as having few management applications, and quantitative measurements of fire behavior in the low fuel loads characteristic of this region are lacking. More recently, land managers have recognized potential applications of prescribed fire to control undesirable plant species
and to manage habitat for wildlife in this region. Working in the shortgrass steppe of northeastern Colorado over
a 7-year period, we quantified peak temperatures, heating duration, and heat dosage produced near ground level during prescribed burns conducted under a wide range of fuel loads and weather conditions. We use an information theoretic approach to develop models that predict peak temperature and heat dosage as a function of weather parameters and fuel loads. Under the weather conditions that we examined, successful burns (>80 % of target area burnt) occurred with fuel
loads varying from 350 kg ha-1 to 1175 kg ha-1, while burns with fuel loads <350 kg ha-1 generally failed to spread and burned less than 60 % of target areas. Peak temperatures, heat duration, and heat dosage during shortgrass burns: 1) were lower than reported for mixed grass prairies, 2) increased linearly with increasing fuel loads, and 3) were secondarily influenced
by wind speed, ambient air temperature, and relative humidity. Compared to desert grassland, heat doses near the ground surface were similar, but peak temperatures were lower and heat duration longer in shortgrass steppe burns. Our findings
provide quantitative predictions for heat production from fires in shortgrass steppe near the ground surface, where most plant meristems are located. Based on these relationships, we provide suggestions for burn prescriptions to achieve goals such as reducing abundance of undesirable plant species and providing habitat for native grassland birds.

Keywords: Bouteloua gracilis, fire temperature, grassland, Gutierrezia sarothrae, heat dosage,
heat duration, Opuntia polyacantha, semi-arid rangeland, western Great Plains

RESUMEN

En los pastizales semiáridos de las grandes planicies de Norteamérica, el fuego no ha sido contemplado tradicionalmente como una herramienta adecuada para la gestión del territorio, y no existen mediciones cuantitativas sobre su comportamiento. Recientemente, los gestores del territorio han reconocido las aplicaciones potenciales de las quemas prescritas para controlar especies indeseables y gestionar el hábitat para la fauna silvestre de la región. Trabajando
en la estepa de pastos cortos del noreste de Colorado durante un periodo de 7 años, cuantificamos los picos de temperatura, duración del calentamiento y el calor recibido en las cercanías del suelo durante quemas prescritas conducidas bajo un amplio rango de cargas de combustibles y condiciones meteorológicas. Usamos para ello información desde una aproximación teórica para desarrollar modelos que predicen los picos de temperatura y la dosis de calor recibido en función de parámetros meteorológicos y de carga de combustibles. Bajo las condiciones meteorológicas examinadas, las quemas más
exitosas (>80 % del área objetivo quemada) ocurrieron cuando las cargas de combustibles variaron entre 350 y 1175 kg ha-1, mientras que aquellas con cargas de combustible menores <350 kg ha-1 generalmente no se propagaban, quemando menos del 60 % del área prescrita. Los picos de temperatura, la duración del calor,  y las dosis de calor recibido durante las quemas
en esta estepa de pastos cortos fueron: 1) menores que aquellos reportados para las praderas de pastos mixtos, 2) se incrementaron linealmente con aumentos en la carga de combustibles, y 3) fueron influenciados de manera secundaria por
la velocidad del viento, la temperatura ambiente, y la humedad relativa. Comparado con el pastizal de desierto, las temperaturas alcanzadas cerca de la superficie del suelo fueron similares, aunque los picos de temperatura fueron menores
y la duración del calentamiento fue mayor en las quemas realizadas en la estepa de pastos cortos. En los incendios que ocurren en esta estepa, nuestros resultados permiten predecir cuantitativamente la producción de calor en las cercanías
del suelo, donde están ubicados la mayoría de los meristemas de crecimiento. Basados en esas relaciones, brindamos sugerencias para quemas prescritas para lograr metas tales como reducir la abundancia de especies no deseables y proveer
de habitat a los pájaros que habitan en esa estepa.