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The human dimension of fire regimes on Earth

ABSTRACT

Humans and their ancestors are unique in being a fire-making species, but ‘natural’ (i.e. independent of humans) fires have an ancient, geological history on Earth. Natural fires have influenced biological evolution and global biogeochemical cycles, making fire integral to the functioning of some biomes. Globally, debate rages about the impact on ecosystems of prehistoric human-set fires, with views ranging from catastrophic to negligible. Understanding of the diversity of human fire regimes on Earth in the past, present and future remains rudimentary. It remains uncertain how humans have caused a departure from ‘natural’ background levels that vary with climate change. Available evidence shows that modern humans can increase or decrease background levels of natural fire activity by clearing forests, promoting grazing, dispersing plants, altering ignition patterns and actively suppressing fires, thereby causing substantial ecosystem changes and loss of biodiversity. Some of these contemporary fire regimes cause substantial economic disruptions owing to the destruction of infrastructure, degradation of ecosystem services, loss of life, and smoke-related health effects. These episodic disasters help frame negative public attitudes towards landscape fires, despite the need for burning to sustain some ecosystems. Greenhouse gas-induced warming and changes in the hydrological cycle may increase the occurrence of large, severe fires, with potentially significant feedbacks to the Earth system. Improved understanding of human fire regimes demands: (1) better data on past and current human influences on fire regimes to enable global comparative analyses, (2) a greater understanding of different cultural traditions of landscape burning and their positive and negative social, economic and ecological effects, and (3) more realistic representations of anthropogenic fire in global vegetation and climate change models. We provide an historical framework to promote understanding of the development and diversification of fire regimes, covering the pre-human period, human domestication of fire, and the subsequent transition from subsistence agriculture to industrial economies. All of these phases still occur on Earth, providing opportunities for comparative research.

Keywords Fire and culture, fire management, fire regime, global environmental change, landscape fire, palaeoecology, prehistoric human impacts, pyrogeography.

Ano de Publicação: 2011

Role of Fire in the Germination Ecology of Fountain Grass (Pennisetum setaceum), an Invasive African Bunchgrass in Hawai'i

Abstract: 

Field and laboratory studies were carried out to test factors expected to be relevant for the germination of fountain grass: (1) light; (2) emergence of fountain grass seedlings from depths of 0, 2.5, and 5 cm; (3) fire passing over exposed and buried seeds; (4) laboratory heat treatment mimicking exposure to grass fire. Both fire in the field and heat applied in the laboratory killed fountain grass seeds. In the laboratory, some seeds were killed after  xposure to 75C for 3 min, and all seeds were killed at 100C. During the prescribed burns, temperatures at the soil surface reached at least 204C, but temperatures at depths of 2.5 and 5 cm showed no measurable change. Light is not essential for germination of fountain grass seeds, and seedlings can emerge from depths of at least 5 cm. Both of these traits contribute to the invasive capacity of the species. Because fountain grass seeds are killed at temperatures in excess of 100C, the species depends on its ability to resprout and quickly set seed after fire for population growth and spread. Seeds buried beneath the soil may escape exposure to fire, and substrate heterogeneity may provide refuge from temperature extremes experienced during fire. The morphology of fountain grass seeds likely inhibits burial in the soil for the most part, but there are several potential burial mechanisms. Prescribed burns could prove to be a useful tool for fountain grass control in large, degraded sites where fountain grass has invaded but only when coupled with additional control measures. 

Ano de Publicação: 2011

Revisão sobre os Efeitos do Fogo em Eriocaulaceae como Subsídio para a sua Conservação

Resumo – Eriocaulaceae é uma das famílias mais numerosas e ricas em endemismos do Cerrado. A beleza das suas inflorescências faz com que espécies conhecidas como sempre-vivas (plantas de diversas famílias que tem suas inflorescências pouco alteradas após serem colhidas e desidratadas), sejam cobiçadas pelo mercado nacional e internacional de plantas ornamentais secas. O declínio das populações de várias eriocauláceas tem sido atribuído a um aparente aumento da freqüência de queimadas realizadas no Cerrado para renovar pastagens, preparar o solo para a agricultura e devido ao manejo extrativista. Neste trabalho, revisamos a literatura científica que trata da ação do fogo em sete espécies de Eriocaulaceae que ocorrem no Cerrado. O fogo promoveu o aumento do número de indivíduos reprodutivos nas três espécies estudadas quanto a esse aspecto (Actinocephalus polyanthus, Comanthera elegantula e Syngonanthus nitens), de inflorescências por indivíduo em duas entre quatro espécies (Comanthera elegantula e Leiothrix crassifolia) e de sementes por capítulo na única espécie estudada nesse aspecto (S. nitens). O fogo estimulou ainda o recrutamento por plântulas devido à eliminação da vegetação competidora em três das quatro espécies estudadas (A. polyanthus, C. elegantula e Leiothrix arrecta, e por brotamentos em S. nitens). Em espécies policárpicas, o aumento do esforço reprodutivo pode impactar negativamente a produção de inflorescências nos anos seguintes à primeira estação reprodutiva após a queima (ex. C. elegantula e S. nitens), além do crescimento e sobrevivência de indivíduos em idade reprodutiva (ex. C. elegantula). Entretanto, a mortalidade e a redução do crescimento podem ser atenuados pela coleta de escapos antes que as sementes sejam produzidas, como foi observado em C. elegantula. Queimadas freqüentes podem levar populações ao declínio através da exaustão do banco de sementes, mortalidade (principalmente de plântulas) e estímulo à reprodução e morte precoce em espécies monocárpicas. Por outro lado, a exclusão de queimadas por longos períodos pode levar as populações ao envelhecimento e ao declínio devido à redução no recrutamento e aumento da mortalidade, causadas pelo aumento da vegetação competidora. Considerações sobre o manejo de espécies de Eriocaulaceae são feitas, considerando diferenças em suas histórias de vida. 

Palavras-chave: cerrado; demografia; história de vida; queimadas; sempre-vivas.

Abstract – Eriocaulaceae is one of the largest and most speciose botanical families of the Cerrado. Because of their beauty, species known as ‘starflowers’, ‘dry flowers’ or ‘everlasting flowers’ (plants of several families whose inflorescences maintain the living appearance after being extracted and dried) are coveted by the national and international markets for dried ornamental plants. The decline observed in populations of several Eriocaulaceae species has been attributed to an apparent increase in the frequency of fires, set with the aim to renovate pastures, to prepare the ground for the cultivation of crops and also as an extractive management practice. In this study, we reviewed scientific literature about the effects of fire on seven Eriocaulaceae species that occur in Cerrado. Fire promoted an increase in the number of reproductive individuals in all the studied species (Actinocephalus polyanthus, Comanthera elegantula and Syngonanthus nitens), inflorescence number per individual in half of the studied species (C. elegantula and Leiothrix crassifolia) and seeds per chapter in the single studied species (S. nitens). Fire stimulated recruitment of seedlings in three out of four species (A. polyanthus, C. elegantula and Leiothrix arrecta) and via rhizome sprouts in S. nitens due to the elimination of competing vegetation. In polycarpic species, the increased reproductive effort may negatively impact growth, survival (eg. C. elegantula) and the production of inflorescences in years following the first breeding season after burning (eg. C. elegantula and S. nitens). However, mortality and reduced growth could be mitigated by the harvesting of inflorescences before seeds are produced, as in C. elegantula. Frequent fires can lead to population decline through the exhaustion of seed bank and mortality (mainly seedlings), and stimulate reproduction and early death of adult individuals in monocarpic species. On the other hand, the exclusion of fire for long periods can lead to the aging and decline of populations due to reduced recruitment and competition with herbaceous vegetation. Considerations regarding the management of Eriocaulaceae species are made, considering differences in their life stories.

Key words: cerrado; demography; life history; star-flowers; wildfires.

Ano de Publicação: 2011

Plano de Ação para prevenção e controle do desmatamento e das queimadas: cerrado

RESUMO EXECUTIVO 

O Cerrado detém 5% da biodiversidade do planeta, sendo considerado a savana mais rica do mundo, porém um dos biomas brasileiros mais ameaçados. Considerando a área original de 204 milhões de hectares, o bioma já perdeu, até 2008, 47,84% de sua cobertura de vegetação. É o que aponta o “Projeto de Monitoramento do Desmatamento nos Biomas Brasileiros por Satélite” (projeto de cooperação técnica entre o Ministério do Meio Ambiente - MMA, o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis – Ibama e o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento - PNUD), executado pelo Centro de Sensoriamento Remoto do Ibama. A área desmatada até 2002 foi de 890.636 km², e, entre 2002 e 2008, esse valor foi acrescido de 85.074 km², o que equivale a valor médio anual de 14.179 km². No Cerrado, o desmatamento ocorre de modo intenso em função de suas características propícias à agricultura e à pecuária e da demanda por carvão vegetal para a indústria siderúrgica, predominantemente nos pólos de Minas Gerais e, mais recentemente, do Mato Grosso do Sul. Do total de cerca de 9,5 milhões de toneladas de carvão vegetal produzido no Brasil em 2005, 49,6% foram oriundos da vegetação nativa ( AMS, 2007). Ademais, 54 milhões de hectares são ocupados por pastagens cultivadas e 21,56 milhões de hectares por culturas agrícolas. Para fazer frente a esse problema, o MMA lançou em setembro de 2009 a versão para consulta pública do Plano de Ação para Prevenção e Controle do Desmatamento e das Queimadas no Cerrado - PPCerrado, contendo iniciativas próprias ou das suas instituições vinculadas: Ibama; Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade - ICMBio; Agência Nacional de Águas - ANA e Serviço Florestal Brasileiro - SFB

Ano de Publicação: 2011

O Fogo é Sempre um Vilão nos Campos Rupestres?

Resumo 

 Os campos rupestres ocupam menos de 3% das áreas de Cerrado e Caatinga, mas abrigam uma proporção significativa das espécies vegetais vasculares presentes nestes biomas. Embora várias adaptações ao fogo já tenham sido descritas para savanas do Brasil, ainda há carência de estudos sistemáticos do efeito do fogo nos campos rupestres. Este artigo visa comentar os efeitos combinados do fogo, gado e capim gordura na vegetação de campo rupestre.

Palavras-chave: biodiversidade; cerrado; savana; fogo natural.

Abstract  

Campo rupestre vegetation occupies less than 3% of the Brazilian Cerrado and Caatinga biomes, but it harbors a significant proportion of all vascular plant species present in these biomes. Even though many adaptations to fire have been described for plants from the Brazilian savannas, systematic surveys of the effects of fire on campo rupestre vegetation are still insufficient. In this paper we comment the combined effects of fire, cattle and molasses grass in campo rupestre vegetation. 

Keywords: biodiversity; cerrado; savanna; natural fire.

Ano de Publicação: 2011

Fogo e Artesanato de Capim-dourado no Jalapão – Usos Tradicionais e Consequências Ecológicas

RESUMO 

O artesanato de hastes florais de capim-dourado (Syngonanthus nitens, Eriocaulaceae) costuradas com as fibras de folhas-jovens de buriti (Mauritia flexuosa, Arecaceae) tornou-se símbolo da região do Jalapão e mesmo de todo o estado de Tocantins na última década. Além do extrativismo vegetal, esta importante atividade econômica envolve o uso do fogo para o estímulo da floração do capim-dourado. Este artigo sintetiza resultados de estudos etno-ecológicos desenvolvidos em cooperação com comunidades rurais e gestores ambientais do Jalapão entre 2002 e 2011. Os estudos centrar m-se nos efeitos do extrativismo de hastes de capim-dourado e folhas-jovens de buriti nas populações destas espécies, bem como nos efeitos do uso do fogo para o manejo dos campos úmidos de colheita de capim-dourado. Conforme relatado por extrativistas experientes, queimadas bienais estimulam a floração, ou seja, a produção de hastes do capim-dourado. Além disto, simulações numéricas indicam que queimadas bienais são ideais para o crescimento populacional de capim-dourado em longo prazo. Intervalos de queima mais longos, apesar de não estimularem a floração, não prejudicam as populações desta espécie. As populações de capim-dourado são muito resistentes a queimas, no entanto, apresentaram flutuações anuais significativas em resposta a variações também anuais na precipitação durante o período chuvoso. Estas características são  rovavelmente compartilhadas por outras dezenas de espécies vegetais dos campos úmidos. A colheita de hastes de capimdourado após 20 de setembro, como determinado por legislação estadual em Tocantins, não tem efeitos negativos sobre os indivíduos tampouco sobre as populações de capim-dourado. A colheita de folhas Jovens de buriti para a obtenção das fibras utilizadas para costurar o capim-dourado não causam efeitos negativos em indivíduos e populações de buriti, na intensidade praticada no Jalapão. A legislação atual é adequada a todo o estado do Tocantins, pois previne a colheita precoce de capim-dourado, que é extremamente prejudicial à conservação da espécie. Ações para prevenção da colheita precoce devem envolver educação ambiental e fiscalização. Como forma de reduzir a incidência de incêndios de grande extensão na região deve-se capacitar os moradores locais para o uso controlado do fogo. Queimadas controladas nos campos úmidos devem ser feitas com extremo cuidado para evitar incêndios em fisionomias sensíveis ao fogo, como as áreas de ocorrência de buriti.

Palavras-chave: extrativismo; gestão de recursos naturais; produtos da biodiversidade; produtos florestais não-madeireiros; uso sustentável.


Abstract – 

Over the past decade, the handicrafts produced from flower stalks of ‘golden-grass’ (Syngonanthus nitens, Eriocaulaceae) and young leaves of the buriti palm (Mauritia flexuosa, Arecaceae) became a trademark of Jalapão region, and the whole state of Tocantins. Fire is used as a management tool to stimulate golden-grass flower production. In this paper, we synthetize results from ethnoecological studies carried out between 2002 and 2011 in cooperation with local communities and environmental managers. The studies focused on the effects of harvesting on both golden-grass and buriti palms, as well as on the effects of fire on golden-grass populations. Biennial fires stimulated golden-grass flowering, which is consistent with the knowledge of experienced harvesters. Stochastic simulations revealed that biennial fires also yield the highest long-term stochastic population growth rates. Longer fire return intervals were not shown to promote golden-grass flowering, but do not cause population declines. Golden-grass populations are highly resistant to fire. On the other hand, their demography varies greatly with inter-annual variation in rainfall. These features are likely shared with dozens of other vascular plant species in the wet grasslands of the Cerrado. Flower stalk harvesting after September 20th, as required by state legislation in Tocantins, had no negative effects on golden-grass individuals or populations. The harvesting intensity of buriti youngleaves as carried out in the Jalapão region had no negative effects on buriti individuals or populations. The regulations in place prevent early harvesting of golden-grass, which causes strong population declines, and is appropriate for the whole state of Tocantins. Preventing early harvesting must involve both spreading information as well as law enforcement activities. The use of controlled fires should be promoted as a strategy to decrease the occurrence of uncontrolled, extensive fires. This can only be achieved by involving and training local communities. The use of controlled fires in wet grasslands for golden-grass management should be performed with extreme care to avoid damaging fire sensitive physiognomies, especially buriti-dominated swampy forests.

Key-words: harvesting, natural resources management, non-timber forest products, sustainable use, wild

products.


RESUMEN

Durante la última década, las artesanías hechas con los tallos de la flor del “capimdourado” (Syngonanthus nitens, Eriocaulaceae) y con los cogoyos de la palma “buriti” (Mauritia flexuosa, Arecaceae), llegaron a ser un símbolo de la región de Jalapão y de todo el estado de Tocantins. La cosecha del capim-dourado involucra el uso del fuego como herramienta para estimular la producción de flores. En este artículo resumimos los resultados de estudios etno-ecológicos que se llevaron a cabo entre los años 2002 y 2011 con la cooperación de comunidades locales y gestores ambientales. Dichos estudios se enfocaron tanto en los efectos de la cosecha sobre las poblaciones de capim-dourado y palma buriti, como en los efectos del fuego sobre las poblaciones del primero. De acuerdo a lo reportado por los consechadores con mas experiencia, la floración del capim-dourado fue estimulada por incendios bi-anuales. Simulaciones estochasticas mostraron que los incendios bianuales son ideales para estimular el crecimiento poblacional de esta especie en el largo plazo. Intervalos de incendios mas largos no causan el decremento poblacional, pero tampoco promueven la floración del capim-dourado. Las poblaciones del capim-dourado son muy resistentes al fuego, sin embargo, fluctuan mucho con las variaciones inter-anuales de precipitación. Estas características son probablemente compartídas con docenas de otras plantas vasculares en los pastizales húmedos de la región del Cerrado. La cosecha del tallo de la flor de capim-dourado después del 20 de septiembre, como requirido por legislación estatal de Tocantins, no tuvo efectos negativos ni sobre los individuos ni sobre las poblaciones del mismo. La intensidad de cosecha de los cogoyos de buriti que se practica en la región de Jalapão no tuvo efectos negativos sobre los individuos o las poblaciones de buriti. Las regulaciones actuales en torno a la cosecha de capim-dourado parecen adecuadas para todo el estado de Tocantins al prevenir la cosecha precoz, lo cúal causa el decremento poblacional y perjudica la conservación de esta especie. Acciones para prevenir la cosecha precoz deben incluir la educación ambiental así como acciones de vigilancia y protección. Como forma de reducir la incidencia de incendios no controlados, se debe de capacitar a las comunidades locales en las técnicas de manejo de fuego. Se debe asimismo tener mucho cuidado al usar el fuego para el manejo de capim-dourado en los pastizales húmedos, para evitar daños a los habitáts sensitivos al fuego, como el de la palma buriti.

Palabras clave: cosecha, manejo de recursos naturales, productos forestales no maderables, uso sostenible, productos de la biodiversidad.

Ano de Publicação: 2011

CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROBLEMA DE INCÊNDIOS FLORESTAIS ATRIBUÍDOS À CAUSA HUMANA NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DA CANASTRA MG

Resumo

O incêndio florestal é um dos principais problemas enfrentados em Unidades de Conservação do cerrado desde a criação do primeiro parque no Brasil em 1937, o Parque Nacional do Itatiaia. Os elementos geradores do fogo são diversos, uma vez que a própria fitofisionomia do domínio propicia condições favoráveis para estes eventos. Embora alguns estudos indiquem que a ocorrência de incêndios no cerrado é bastante antiga e freqüentes, existem dúvidas quanto ao grau de interferência humana em suas incidências e intensidades. O Parque Nacional da Serra da Canastra (MG), composto em sua maior parte por diferentes fitofisionomias do cerrado, enfrenta problemas com incêndios florestais anual/bienalmente chegando a comprometer mais da metade de sua área em uma única ocorrência. O presente trabalho contextualiza os problemas de incêndios atribuídos à causa humana no Parque Nacional da Serra da Canastra (MG) que comprometem a fauna e flora da região. O estudo contou com uma intensa análise bibliográfica, pesquisa junto a documentos governamentais sobre a ocorrência de incêndios e estratégias de combate ao fogo e trabalho de campo para registros fotográficos.

Ano de Publicação: 2011

Characterising fire spatial pattern interactions with climate and vegetation in Colombia

a b s t r a c t

Vegetation burning in tropical countries is a threat to the environment, causing not only local ecological, economic and social impacts, but also large-scale implications for global change. The burning is usually a result of interacting factors, such as climate, land-use and vegetation type. Satellite-derived monthly time series datasets of rainfall, burned area and active fire detections between December 2000 and 2009 were used in this study. A map of vegetation types was also used to determine these factors’ spatial and temporal variability and interactions with the total amount of burned area and active fires detected in Colombia. Grasslands represented the vegetation most affected by fires every year in terms of burned area (standardised by their total area), followed by secondary vegetation, pasture and forests. Grasslands were also most affected by active fires, but followed closely by pasture, agricultural areas, secondary vegetation and forests. The results indicated strong climate and fire seasonality and marked regional difference, partly explained by climatic differences amongst regions and vegetation types, especially in the Orinoco and Caribbean regions. The incidence of fire in the Amazon and Andes was less influenced by climate in terms of burned area impacted, but the strength of the ENSO phenomenon affected the Orinoco and the Andes more in terms of burned area. Many of the active fires detected occurred in areas of transition between the submontane and lowland Andes and the Amazon, where extensive conversion to pasture is occurring. The possible high impact of small fires on the tropical rainforest present in this transition area and the Amazonian rainforest deserves more attention in Colombia due to its previous lack of attention to its contribution to global change.

Ano de Publicação: 2011

Manual para Formação de Brigadista de Prevenção e Combate aos Incêndios Florestais

Apostila para Formação de Brigadista de Prevenção e Combate aos Incêndios Florestais

O Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade tem, entre suas atribuições, a proteção das Unidades de Conservação Federais. Dentre as atividades de proteção, a Prevenção e o Combate aos incêndios é um dos grandes desafios a ser trabalhado. Com a finalidade de promover a uniformidade de linguagem e de procedimentos operacionais, o ICMBIo por meio da Coordenação-Geral de Proteção Ambiental – CGPRO apresenta esta Apostila para Formação de Brigadista de Prevenção e Combate aos Incêndios Florestais, cujo conteúdo é uma coletânea de bibliografias de diferentes instituições com competência no tema, tais como Centro Nacional de Prevenção e Combate aos Incêndios Florestais – PREVFOGO/IBAMA, Instituto Estadual de Florestas do Estado de Minas Gerais – IEF/MG, Corpos de Bombeiros Militares Brasileiros, dentre outras, devendo ser utilizado para a fixação de conceitos e para a disseminação de técnicas e de procedimentos a serem realizados.

Nesse contexto, há a necessidade de se ter um contingente treinado e capaz de combater os incêndios de forma ágil e correta, minimizando seus impactos negativos no meio ambiente, com a utilização de métodos e técnicas de combate de modo uniforme e padronizado. Entretanto, estamos cientes de que do combate aos incêndios nas Unidades de Conservação Federais é o último recurso da unidade, após a realização de todos os esforços nas ações de prevenção e de conscientização da população. Esta apostila deverá permanecer na Unidade para que seja reutilizada nos cursos seguintes, colaborando, dessa forma, com a otimização de recursos e com a maior sensibilização da sociedade em relação ao assunto.

Ano de Publicação: 2010

O Fogo e o Cerrado

“O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito do Projeto Prevenção, Controle e Monitoramento de Queimadas Irregulares e Incêndios Florestais no Cerrado. O Projeto é uma realização do governo brasileiro, coordenado pelo Ministério do Meio Ambiente, no contexto da Cooperação para o Desenvolvimento Sustentável Brasil-Alemanha, parte da Iniciati va Internacional de Proteção do Clima do Ministério Federal do Meio Ambiente, Proteção da Natureza, Construção e Segurança Nuclear da Alemanha. O projeto conta com apoio técnico da Deutsche Gesellschaft für Internati onale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH e apoio fi nanceiro do Banco Alemão para o Desenvolvimento (KfW).”

Ano de Publicação: 2015