I nästan ett halvt sekel, blixtutlösta eldsvådor i Yosemites Illilouette Creek Basin har skvalpat över landskapet – noga övervakade, men i stort sett okontrollerad. Deras lågor kan explodera till värmeplymer som bränner hela sluttningar på en gång, eller sitta och glöda i bushen i månader.

Resultatet är cirka 60 kvadratkilometer skog som ser anmärkningsvärt annorlunda ut från andra delar av Sierra Nevada:Istället för tät, trädtäcke från vägg till vägg – resultatet av mer än ett sekel av brandbekämpning – landskapet bryts upp av gräsmarker, buskmark och blöta ängar fyllda med vilda blommor rikligare än i andra delar av skogen. Dessa luckor i baldakinen avbryts ofta av de svärtade skalen på brända stammar eller det friska gröna från unga tallar.

"Det är verkligen en inblick i hur Sierra Nevada såg ut för 200 år sedan, " sa Scott Stephens, professor i miljövetenskap, policy och ledning vid University of California, Berkeley, och meddirektör för Berkeley Forests.

Stephens är seniorförfattare till en ny studie som samlar årtionden av forskning som dokumenterar hur skogseldens återkomst har format ekologin i Yosemite National Parks Illilouette Creek Basin och Sequoia och Kings Canyon National Parks Sugarloaf Creek Basin sedan parkerna antog policyer för bassänger - vid Illilouette Creek 1972 och Sugarloaf Creek 1968 - för att tillåta blixtantända bränder att brinna.

Medan utsikten till rök över den ikoniska Half Dome har oroat både politiker och turister, Stephens och hans kollegors arbete visar att att tillåta frekventa bränder att brinna i dessa bassänger har medfört obestridliga ekologiska fördelar, inklusive att öka växternas och pollinatörernas biologiska mångfald, begränsa svårighetsgraden av skogsbränder och öka mängden vatten tillgängligt under perioder av torka. Alla dessa fördelar kommer sannolikt också att göra skogen mer motståndskraftig mot det varmare, torrare förhållanden orsakade av klimatförändringar, forskningen tyder på.

"På många sätt, elden har framgångsrikt återställts till Illilouette, och det har skapat en komplex mosaik av vegetation med kaskadeffekter på saker som vatten, " sa studiens medförfattare Brandon Collins, som har en gemensam utnämning som forskare med Berkeley Forests och med U.S. Forest Service. "I Illilouette, du kan ha fläckar av ungar, regenerera träd från en brand för 15 år sedan, eller områden där en klassisk undervåningsbränna har resulterat i stora, gammal, vidsträckta träd. Du kan till och med ha områden där elden har missat eftersom det finns mer fukt, som till exempel i anslutning till en bäck eller på kanten av en äng. All denna komplexitet kan hända på väldigt kort utrymme."

Studiens resultat kommer mitt under en kritisk brandsäsong, när torkan i hela västra USA redan har utlöst många stora skogsbränder, inklusive Dixie Fire, som, från och med den 8 augusti, var den näst största skogsbranden i Kaliforniens historia. Även om klimatförändringarna har spelat en roll för att öka svårighetsgraden av dessa bränder, Stephens sa, Illilouette Creek Basin fungerar som ett exempel på hur nuvarande skogsförhållanden i Sierra – till stor del formad av årtionden av brandbekämpning – också driver dessa enorma eldsvådor.

"Jag tror att klimatförändringarna inte är mer än 20 till 25 % ansvariga för våra nuvarande brandproblem i staten, och det mesta beror på hur våra skogar är, " sade Stephens. "Illilouette Basin är en av få platser i staten som faktiskt tillhandahåller den informationen, eftersom det inte finns några tecken på förändringar i brandstorlek eller i svårighetsgraden av bränder som brinner i området. Så, även om ekosystemet påverkas av klimatförändringar, dess återkopplingar är så djupgående att det inte förändrar brandregimen alls."

Återlämna eld till Yosemite

I årtusenden, skogsbränder utlösta av blixtar, eller upplyst av indianstammar, formade regelbundet landskapet i västra USA, inte bara orsaka förstörelse, utan också utlösa nödvändiga cykler av återfödelse och regenerering. Dock, ankomsten av europeiska kolonister i slutet av 1800-talet, följt av bildandet av U.S. Forest Service 1905, inledde en era då eld sågs som en fiende till både människor och skogar, och de allra flesta skogsbränder släcktes snabbt.

På 1940- och 1950-talen, ett antal skogsförvaltare och ekologer hade börjat ifrågasätta klokheten i brandbekämpning, noterade att metoden eliminerade värdefulla vilda livsmiljöer och ökade brändernas svårighetsgrad genom att tillåta årtionden av bränsleuppbyggnad. Dessa brandförespråkare inkluderade A. Starker Leopold, en hyllad naturvårdare och professor i zoologi och skogsbruk vid UC Berkeley, liksom Harold Biswell, en professor vid UC Berkeley's School of Forestry.

Som svar på en grundläggande rapport från 1963 ledd av Leopold, U.S. National Park Service ändrade sin policy 1968 för att tillåta blixtbränder att brinna inom speciella brandhanteringszoner - vanligtvis avlägsna regioner på höga höjder - där faran för mänskliga bosättningar var låg. Sequoia och Kings Canyon National Parks etablerade den första brandhanteringszonen 1968, följt av Yosemite National Park 1972.

"Jag tror att det äntligen insågs att eld är en integrerad del av dessa ekosystem, och det fanns några nyckelpersoner som var villiga att ta risken att låta dessa bränder hända, sa Collins.

"Det är inte alltid rent, och det är inte alltid trevligt'

Mellan 1973 och 2016, Illilouette Creek Basin upplevde 21 bränder större än 40 hektar – ungefär lika med 75 fotbollsplaner – medan Sugarloaf upplevde 10 bränder av den storleken. I Illilouette, resultatet idag är en skog som kan se lite rörig ut för det otränade ögat, men den har mycket motståndskraft.

"När vissa människor besöker Illilouette, de säger, "Titta på alla dessa döda träd!" sa Stephens. "Jag tror att vi har den här idén att skogar måste vara gröna hela tiden och bestå av bara stora träd. Men det visar sig att ingen skog klarar det. Den måste kunna växa upp unga träd och förnya sig. Illilouette gör det, men det är inte alltid rent, och det är inte alltid trevligt."

I Illilouette, skogsbrand har skapat ett mer varierat utbud av livsmiljöer för djur som bin och fladdermöss, samtidigt som en mängd olika växtliv kan blomstra. Den detaljerade historien om skogsbränder i Illilouette har också försett skogsbrukare med värdefull information om hur en skogsbrands inverkan på landskap och vegetation kan påverka banan för nästa skogsbrand.

"Eftersom bränder i allmänhet tillåts brinna fritt i Illilouette, vi kunde titta på vad som händer när två bränder har brunnit nära varandra:När brinner den andra elden in i området som brändes av den första elden, och när slutar det vid den tidigare omkretsen?" sa Collins. "Vi fann att det verkligen berodde på hur lång tid som hade gått sedan den första branden. Om det hade gått nio år eller mindre, bränder brann nästan aldrig in i en tidigare brandomkrets."

Collins sa att Illilouette också har gett skogsförvaltare en unik möjlighet att studera hur en skogsbrand beter sig under en mängd olika förhållanden, snarare än bara när det är som värst.

"En av de saker som är lite perverst med brandbekämpningspolicyn är att vi faktiskt begränsar bränder till att bara brinna under de värsta förhållandena. Om elden är mild, det är en bra tid att lägga ut det, och, som ett resultat, de brinner bara när vi inte kan släcka dem, " sa Collins. "Men genom att låta dessa eldar brinna (i Illilouette), de kan uppleva alla väderförhållanden. På dåliga dagar, några av dessa bränder har verkligen gett upp en ganska bra plym. Men på baksidan, de får också brinna under mer måttliga förhållanden, för, och det ger väldigt varierande effekter."

Att återvända eld till Illilouette har också haft den något kontraintuitiva effekten att öka tillgången på vatten i bassängen, ett nyckelfynd när Kalifornien klarar ännu ett år av extrem torka.

Studie medförfattare Gabrielle Boisramé, en biträdande forskningsprofessor vid Desert Research Institute i Nevada, började studera vatten i Illilouette som doktorand. student i miljöteknik vid UC Berkeley. Hennes simuleringar och mätningar tyder på att små luckor i trädkronan som skapats av skogsbränder har gjort att mer vatten från snö och regn har nått marken, samtidigt som man minskar antalet träd som konkurrerar om vattenresurserna. Som ett resultat, markfuktigheten på vissa platser i Illilouette ökade så mycket som 30 % mellan 1969 och 2012, vilket sannolikt bidrog till mycket låg träddödlighet i bassängen under torkaåren 2014 och 2015.

Mätningar indikerar också att strömflödet ut ur Illilouette Creek Basin har ökat något sedan det hanterade skogsbrandprogrammet började, medan strömflödet från andra liknande vattendelar i Sierras alla har minskat. Att öka mängden vatten som rinner nedströms kommer sannolikt att gynna både människorna och de akvatiska ekosystemen som är beroende av denna värdefulla resurs.

"Det görs mer och mer arbete som undersöker effekterna av brand på hydrologi, men det mesta av den andra forskningen tittar på effekterna av katastrofala bränder som brände upp en hel skog, " sa Boisramé. "Så vitt vi vet, vi är de enda i västra USA som studerar en återställd brandregim, där vi inte bara tittar på en enskild brand, men ett antal bränder av blandad svårighetsgrad som har inträffat under naturliga tidsintervall. Det finns bara inte så många ställen att studera de långsiktiga effekterna av dessa upprepade skogsbränder eftersom Sugarloaf och Illilouette var de första områdena i Kalifornien – egentligen de första västra bergsvattendelar – där de började tillåta bränder att brinna för det mesta."

Slåss för eld

De flesta amerikanska nationalparker utövar nu någon form av brandanvändning, snarare än fullständig brandsläckning, och 1974, National Forest Service ändrade också sin policy för att även tillåta vissa bränder att brinna på dess marker, även om områden med brandanvändning är sällsynta inom denna byrå. Dock, dessa federala brandanvändningspolicyer har kämpat för att få fotfäste, till stor del på grund av de inneboende riskerna med att hantera skogsbränder.

Även i Sugarloaf Creek Basin, där många bränder har fått brinna, det har också varit betydligt mer brandsläckning än i Illilouette, studien fann. Som ett resultat, de ekologiska fördelarna i Sugarloaf är inte lika uttalade som de i Illilouette.

"Jag tror att en av de viktigaste sakerna att känna igen är att landskapet i Illilouette redan var något unikt, dels för att den ligger lite högre än många av de skogar vi förvaltar, " sa Collins. "Som ett resultat, den hade redan en blandning av vegetation med fläckar av ängar och sten, och jag tror att det kanske gav chefer lite lättare att låta eld hända där. Det har inte potentialen att verkligen driva av en gigantisk megabrand eftersom det saknar kontinuiteten som vissa av dessa andra områden har."

Även om både naturligt utlösta bränder och föreskrivna brännskador kan hjälpa stora delar av Sierra-skogen att bli mer motståndskraftiga mot både torka och bränder med hög svårighet, motståndet mot nationell "låt det brinna"-politik i Kalifornien är fortfarande starkt, med statliga och lokala brandmyndigheter som ofta gynnar säkerheten för brandsläckning.

Collins och Stephens erkänner båda att den nuvarande bränsletätheten i stora delar av Sierra, blandat med det varmare, torrare förhållanden som redan utlösts av klimatförändringar, har gjort hanteringen av skogsbränder ännu mer riskfylld än det var när skogsförvaltare började tillåta bränder att brinna i Yosemite 1972. de bråkar, brandsläckning kommer aldrig att lyckas på lång sikt, för ju längre som skogsbränslekällor tillåts byggas upp, desto mer sannolikt blir det att skogsbränder kommer att bli katastrofala när de äntligen utlöses.

"För att faktiskt tillåta detta att hända, politiska och offentliga institutioner måste vara villiga att hantera risker, eftersom det blir en del oförutsägbarhet. Det kommer att bli bränder som blir större, och allvarligare brinnande på platser som har haft mycket lite eld på ett sekel eller mer, " sa Stephens. "Vi kan inte garantera att Illilouette kommer att bli det nya resultatet, eftersom det började när klimatförändringarna inte var alls lika allvarliga. Så, politiska institutioner måste anpassa sig till detta, eller den första branden som inte gör exakt vad vi hoppas kommer att stänga av hela programmet."

Collins och Stephens förespråkar också för mer aggressiv föreskriven förbränning och restaurering av gallring i hela Sierra för att hjälpa till att få skogarna till en plats där blixtutlösta bränder kan tillåtas brinna säkrare.

Stephens krediterar starkt, tidigt ledarskap vid Yosemite – inklusive studiemedförfattaren Jan W. van Wagtendok, som fick en Ph.D. från UC Berkeley 1972 och fortsatte som forskare vid Yosemite under större delen av sin karriär – för att ha tagit den enorma risken att starta programmet och låtit tidiga bränder brinna i parken.

"Det har gått 50 år nu, men jag tror att det vi har lärt oss hjälper oss att förstå vad som är möjligt, " sa Stephens. "Vi har 10 till 20 år på oss att faktiskt ändra banan för skogsekosystemen i vår stat, och om vi inte ändrar dem om 10 eller 20 år, skogens ekosystem kommer att förändras mitt framför våra ögon, och vi ska bara vara passagerare. Det är därför det är så viktigt att fortsätta detta arbete."

Medförfattare till studien inkluderar också Sally Thompson från University of Western Australia; Lauren C. Ponisio vid University of Oregon, Eugene; Ekaterina Rakhmatulina, Jens Stevens och Zachary L. Steel från UC Berkeley; och Kate Wilkin från San Jose State University.