Fire incidence along an elevation gradient in the mountains of central Argentina

Abstract

En los ecosistemas de montaña, la distribución de la vegetación a lo largo del gradiente altitudinal fue tradicionalmente interpretada en términos de la temperatura decreciente desde la base hacia arriba; pero los fuegos pueden co-variar con el gradiente de altitud, también cumpliendo un papel importante. En las montañas del centro de la Argentina (500-2800 m s. n. m.), los fuegos son uno de los disturbios principales y pueden cumplir una función importante en modular la dinámica de la vegetación a lo largo de la altitud. Sin embargo, hasta ahora ningún estudio describió la incidencia del fuego a lo largo del gradiente altitudinal. Nosotros comparamos la incidencia del fuego entre cinco intervalos altitudinales usando una base de datos de fuegos espacialmente explícita, de 18 años, derivada de sensores remotos. Para cada intervalo, descartamos las áreas no combustibles y calculamos para cada año la incidencia del fuego como el porcentaje de área quemada. La incidencia de fuego mostró un patrón unimodal a lo largo del gradiente de altitud. Las incidencias más altas se registraron a altitudes intermedias, en los intervalos de 1301-1700 m y 901-1300 m, con 3.2% y 2.7% de incidencia anual, respectivamente. La incidencia de fuego más baja se registró en el intervalo inferior (500-900 m), con 1.3% quemado anualmente, en promedio. La mayor incidencia del fuego observada a altitudes intermedias es consistente con un aumento importante de la cobertura de pastizales por encima de los 900 m s. n. m., con una simultánea reducción en la extensión de bosques. Hacia mayores altitudes, la menor incidencia del fuego es consistente con la presencia de barreras impuestas por la topografía y por las áreas rocosas no combustibles, y con las condiciones más húmedas. La mayor incidencia de fuegos observada a altitudes intermedias puede estar limitando la expansión de bosques en dichas áreas. A mayores altitudes, la baja cobertura arbórea podría estar explicada por una combinación de fuegos y presión ganadera. Nuestro estudio es el primero que muestra cómo varía la incidencia del fuego a lo largo del gradiente completo de altitud, brindando una herramienta importante para entender la distribución de la vegetación y planificar estrategias de conservación y restauración.

In mountain ecosystems, vegetation distribution along elevation has been traditionally interpreted in terms of the decreasing temperature from base to top, but wildfires may co-vary with the elevation gradient, also playing an important role. In the mountains of central Argentina (500-2800 m a. s. l.) wildfires are one of the main disturbances, which may have an important role in shaping vegetation dynamics along elevation. However, to date, no study described the fire pattern along the elevation gradient. We compared fire incidence among five elevation intervals using an 18-year spatially explicit fire database derived from remote sensing. For each interval, we discarded unburnable areas and calculated fire incidence per year as the percentage of burned area. Fire incidence showed a hump-shaped pattern along the elevation gradient. The highest fire incidence occurred at intermediate elevations, in the 1301-1700 m and 901-1300 m intervals, with averages of 3.2 and 2.7% of the area being burned annually, respectively. The lowest fire incidence occurred at the lowest interval (500-900 m), with 1.3% being burned annually on average. The greater fire incidence observed at intermediate elevations is consistent with a sharp increase in the cover of grasslands above 900 m a. s. l., with an associated reduction in forest occupation. Towards higher elevations, the lower fire incidence is consistent with the presence of topographic breaks, greater proportion of unburnable surfaces that work as firebreaks and moister conditions. The greater fire incidence observed at intermediate elevations may be limiting forest expansion in those areas. At higher elevations the low forest cover may be explained by a combination of fire and livestock pressure. Our study is the first to show how fire incidence varies along the complete elevation gradient, bringing an important tool to understand vegetation distribution and plan future conservation and restoration strategies.