Ecological trade-offs associated with fuel breaks in sagebrush ecosystems

Abstract

Background

Unprecedented wildfire frequency, fueled by invasive annual grasses, threatens sagebrush ecosystems. To suppress wildfire and conserve sagebrush, land management agencies have installed fuel breaks across the sagebrush biome. However, despite the potential reduction in wildfire, fuel breaks may have ecological costs. Determining an acceptable balance between risks and benefits of fuel breaks is needed to avoid accelerating sagebrush loss, annual grass invasion, and habitat degradation. To evaluate the potential for ecological trade-offs to occur, we characterized the contexts in which known fuel breaks currently exist. We synthesized spatial data on all known fuel breaks and a suite of variables that may contribute to fuel break risks and benefits, including burn probabilities, predicted fuel break effectiveness, linear infrastructure, invasive annual grass cover, soil moisture conditions that confer resistance to invasion and resilience to disturbance, and priority wildlife habitats across the sagebrush biome.

Results

We found that within the sagebrush biome, fuel breaks are generally located in areas with high burn probability and are thus positioned well to intercept potential wildfires. However, fuel breaks are also frequently positioned in areas with lower predicted fuel break effectiveness relative to the sagebrush biome overall. Fuel breaks also are spatially associated with high invasive grass cover, indicating the need to better understand the causal relationship between fuel breaks and annual invasive grasses. We also show that the fuel break network is dense within priority wildlife habitats. Dense fuel breaks within wildlife habitats may trade off wildfire protection for decreased integrity of such habitats.

Conclusions

Our analyses describe the potential for fuel breaks to invoke ecological trade-offs and show that the balance of risks and benefits differs across sagebrush ecosystems. Strategic research and actions are needed to evaluate which factors tip the balance towards maximizing wildfire suppression while minimizing risk to sensitive ecological resources.

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Resumen

Antecedentes

Fuegos frecuentes sin precedentes, intensificados por la presencia de pastos anuales invasores, amenazan los ecosistemas de artemisia (sagebrush ecosystems). Para suprimir los incendios y conservar estos ecosistemas, las agencias de manejo de tierras han instalado barreras de combustible a lo largo de este bioma. Sin embargo, a pesar de la reducción potencial de incendios, estas barreras pueden tener costos ecológicos. Determinar el balance aceptable entre riesgos y beneficios de las barreras de combustibles es necesario para evitar una aceleración en la pérdida de arbustales de artemisia, las invasiones de pastos anuales y la degradación del hábitat. De manera de evaluar el potencial para que ocurran intercambios ecológicos, caracterizamos los contextos en los cuales están insertas hoy las barreras de combustible. Sintetizamos datos espaciales de todas las barreras conocidas y un conjunto de variables que podrían contribuir a los riesgos o beneficios de las barreras de combustibles, incluyendo la probabilidad de quemas, la efectividad previa de las barreras de combustible, la infraestructura linear, la cobertura de pastos anuales invasores, las condiciones de humedad que le confieren resistencia a las invasiones y que condicionan la resiliencia a los disturbios, y la prioridad de los hábitats de fauna silvestre en el bioma de arbustales de artemisia.

Resultados

Encontramos que, dentro del bioma de arbustales de artemisia, las barreras de combustible están generalmente ubicadas en áreas con alta probabilidad de quemarse, y por lo tanto bien posicionadas como para interceptar potenciales incendios. Sin embargo, las barreras de combustibles están también frecuentemente posicionadas en áreas con una baja predictibilidad en su efectividad contra los incendios en relación al bioma de artemisia en su conjunto. Las barreras contra incendios están también espacialmente asociadas con una alta cobertura de pastos invasores, lo que indica que es necesario un mejor entendimiento de las relaciones causales entre estas barreras y los pastos invasores. También mostramos que la red de barreras es densa en relación a su prioridad como hábitat para la fauna silvestre. Estas barreras densas dentro de hábitats de fauna silvestre pueden modificar la protección de incendios y lograr a cambio un decremento en la integridad de tales hábitats.

Conclusiones

Nuestro análisis describe el potencial de las barreras de combustible para establecer intercambios ecológicos y muestra que el balance de los riesgos y beneficios difieren a través de los ecosistemas de artemisia. Investigaciones estratégicas y otras acciones son necesarias para evaluar cuales de estos llegan a un balance que permita maximizar la supresión de los incendios mientras se minimizan los riesgos que puedan ocurrirles a los recursos ecológicos más sensibles.