Wenige Kilometer südlich des berühmten Glacier Point im Yosemite-Nationalpark liegt das Illilouette Basin, umgeben von markanten Granitkuppeln. Dieser kleine Abschnitt der Sierra Nevada ist zu einer Art Feuerlabor geworden, einem Ort, an dem seit 1972 natürliche Waldbrände wüten. Im Gegensatz zu dem seit langem unterstützten Programm zur Brandbekämpfung, das seit dem späten 19. Jahrhundert die amerikanischen Wälder dominiert und zu dichten und ungesunden Wäldern geführt hat, handelt die Geschichte des Illilouette Basin von den Vorteilen, die natürliches Feuer der Landschaft bringen kann.
Gabrielle Boisramé vom DRI, eine Ökohydrologin und Umweltingenieurin, erforscht das Gebiet seit mehr als einem Jahrzehnt. Das Projekt begann während ihrer Promotion, als ein Feuerökologe bemerkte, dass Sumpfpflanzen auf den Grundrissen eines abgebrannten Waldes wuchsen. Er wandte sich an Hydrologen, um herauszufinden, wie Waldbrände die Art und Weise veränderten, wie Wasser durch das Gebiet fließt, und schon bald hatte Boisramé ihr Dissertationsprojekt. Sie wusste, dass die Arbeit weitreichendere Auswirkungen haben würde als nur zu verstehen, wie Brände die Pflanzenwelt in abgebrannten Wäldern verändern, denn die Sierra Nevada ist eine der wichtigsten Süßwasserquellen des Landes.
„Dieses Projekt ist wirklich wichtig, denn die Sierra Nevada liefert den Großteil des Wassers für Kalifornien, wodurch der Staat viele Nahrungsmittel für die ganze Welt anbauen kann“, sagt Boisramé. „Die Reduzierung der Feuergröße schützt die Wasserqualität.“
Löschfeuer heizte die heutigen Infernos an
In Kaliforniens Wäldern kam es in der Vergangenheit häufig zu Bränden, die durch Blitzeinschläge und indigene Gemeinschaften ausgelöst wurden. Diese Brände waren relativ klein und brannten langsam, so dass ein Großteil der Vegetation intakt blieb. Die Wälder passten sich an diese häufigen Brände an, und viele Bäume und andere Pflanzen des Staates benötigen Feuer zum Keimen (darunter Redwoods, Mammutbäume, viele Eichen, Zypressen und einige Fichten). Einer Studie zufolge brannten vor 1800 in dem Staat jährlich mehr als 1,8 Millionen Hektar Land. Um diese Zahl ins Verhältnis zu setzen: Das ist fast die Fläche, die zwischen 1994 und 2004 im gesamten Land verbrannte.
Dieses Muster änderte sich Ende des 19. Jahrhunderts, als die US-Regierung beschloss, Brände aggressiv zu löschen, weil sie glaubte, damit die Holzversorgung des Landes zu schützen. Die darauf folgenden Jahrzehnte der Brandbekämpfung führten zu dichten Wäldern mit dichtem Unterholz. Dichte Bäume sind jedoch anfälliger für Krankheiten und Dürre, und die Unterholzpflanzen trocknen in den Sommermonaten aus und liefern so den Brennstoff für die besonders großen und heißen Brände, die wir heute erleben. Von den 20 größten Waldbränden in der Geschichte Kaliforniens ereignete sich nur einer vor dem Jahr 2000.
In den 1960er Jahren gerieten Waldbrände immer mehr außer Kontrolle und wurden immer schwieriger zu löschen. Einige Forscher begannen, Alarm zu schlagen, was die Brandbekämpfungsmethoden anging, und plädierten für eine ökosystemorientierte Verwaltung der Nationalparks. Der National Park Service änderte 1968 seine Politik und erkannte Feuer als wesentlichen ökologischen Prozess an. Er legte Richtlinien fest, wann Feuer zugelassen werden sollten. Als Reaktion darauf richteten die Nationalparks Sequoia, Kings Canyon und Yosemite rasch Brandversuchsgebiete ein, darunter das Illilouette Creek Basin. Diese natürlichen Brandlaboratorien liefern Wissenschaftlern die besten Langzeitinformationen darüber, wie Brände Ökosysteme verändern.
„Es kommt so selten vor, dass Studien länger als ein paar Jahre andauern können. Daher ist es großartig, dass ich nun schon seit einem Jahrzehnt hier arbeiten kann und dass wir Daten seit den 1970er Jahren haben, als dieses natürliche Experiment begann“, sagt Boisramé. „Diese langfristigen Datensätze sind so wichtig, denn es geht darum, das Gesamtbild zu betrachten, nicht nur, was mit dem Feuer passieren wird, das gerade brennt.“
Die natürlichen Brände brennen anders als kontrollierte Brände und führen zu einer größeren „Pyrodiversität“, also einer abwechslungsreicheren Brandintensität. Seit der Park das Feuerexperimentprogramm im Illilouette-Becken eingeführt hat, ist mehr als die Hälfte des Gebiets von Waldbränden heimgesucht worden.
Eine veränderte Landschaft
Um zu untersuchen, wie häufige Brände das Illilouette-Becken verändern, installierten Boisramé und ihr Team Überwachungsgeräte, um die Schneehöhe, die Flussströmungen, die Bodenfeuchtigkeit und eine Reihe anderer ökologischer Messwerte zu verfolgen. Sie nutzen auch Satellitenbilder, um Veränderungen in der Landschaft aus dem Weltraum zu verfolgen. All diese Informationen zeigen, dass das Illilouette-Becken durch Brände in einem Ausmaß wie seit über einem Jahrhundert nicht mehr wiederhergestellt wurde. Dichte Wälder werden dünner, Teile weichen blühenden Wiesen und Feuchtgebieten, was zu einer größeren Artenvielfalt führt.
Die gesünderen Wälder erweisen sich auch als widerstandsfähiger gegen Dürre, Insekten und Krankheiten und sind weniger anfällig für schwere, zerstörerische Waldbrände. Der Schlüssel zur Transformation liegt darin, dass die dünneren Wälder die Schneedecke schützen und einen höheren Wasserfluss ermöglichen.
„Ich war überrascht, wie dramatisch die Auswirkungen auf die Schneedecke sind“, sagt Boisramé. „Viele Untersuchungen zeigen, dass es nach Waldbränden weniger Schnee gibt, weil die dunklen, verbrannten Oberflächen und die Asche den Schnee zum Schmelzen bringen. Aber auf lange Sicht, Jahre nach dem Brand, scheint sich das zu ändern. Ich ging mit Schneeschuhen ins Illilouette Basin und sah an manchen Stellen mit dichtem Baumbestand kahlen Boden, und dann 30 Meter weiter in einem offenen, verbrannten Gebiet, in dem nur noch Baumstümpfe übrig waren, war der Schnee mehrere Meter hoch.“
Die Vegetation beeinflusst die Tiefe, Verteilung und Lebensdauer der Schneedecke auf vielfältige Weise. Erstens fangen die Pflanzen den Schnee auf, wenn er fällt – mehr Vegetation bedeutet, dass mehr Schnee von Blättern und Zweigen aufgehalten wird. Die Baumbedeckung schützt den darunter liegenden Schnee auch vor Sonneneinstrahlung. Die Bäume selbst absorbieren jedoch die Sonnenstrahlen und strahlen einen Teil dieser Energie in den umgebenden Schnee ab, wodurch die Baumlöcher entstehen, vor denen Skifahrer so auf der Hut sind. Mehr Pflanzen bedeuten auch, dass mehr Wasser durch Transpiration vom Boden in die Atmosphäre gelangt.
Boisramé zufolge scheinen kleine Lücken zwischen den Bäumen die besten Voraussetzungen für eine tiefere, länger anhaltende Schneedecke in Wäldern zu bieten. In Gebieten, in denen sich der Wald in Feuchtgebiete verwandelt hat, ist die Schneedecke sogar noch tiefer und länger anhaltender. „In den offeneren Gebieten bleibt der Schnee länger liegen, weil er dort weniger abgefangen wird und weniger langwellige Strahlung von den Bäumen ausgeht“, sagt sie. „Wir sehen das jetzt auch, wenn wir uns mehr Gebiete rund um die Wasserscheide ansehen.“
Da die Temperaturen in den Sommermonaten immer höher werden, ist der Schutz der Schneedecke immer wichtiger, um sicherzustellen, dass dieser natürliche Bergspeicher die umliegende Region bis zu den nächsten Winterstürmen mit Wasser versorgen kann. Der USGS verfügt direkt unterhalb des Illilouette-Beckens und an drei weiteren Orten in der Nähe über Pegel, die den Wasserdurchfluss seit mehr als einem Jahrhundert messen.
Der Upper Merced River, der einen Großteil seiner Wassermenge aus dem Illilouette bezieht, hat eine gleichmäßigere Wassermenge als die anderen Flüsse, die alle einen Rückgang zwischen 6 und 12 % verzeichneten. Boisramé zufolge deutet dies darauf hin, dass häufigere Brände den Wasserbedarf der Pflanzenwelt im Illilouette im Vergleich zu den dichteren Wäldern in den umliegenden Becken verringern könnten. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Nadelwälder der Sierra Nevada bis zu viermal mehr Wasser benötigen als Wiesen und Feuchtgebiete.
Eine langsam schmelzende Schneedecke hält außerdem die Böden in der Region feuchter und hilft, Dürreperioden zu verhindern, die extremere Waldbrände begünstigen können. Allein im Jahr 2015 fielen in der südlichen Sierra Nevada mehr als 10,5 Millionen Nadelbäume der Dürre zum Opfer. Boisramés Überwachungsgeräte haben gemessen, wie die Bodenfeuchtigkeit in Jahren geschützt wird, in denen die Schneedecke bis in die späteren Sommermonate hinein liegen bleibt, wie etwa im Sommer nach dem Rekordschneefall von 2023.
„Das Hauptziel dieser Arbeit ist, Informationen zur Waldbewirtschaftung bereitzustellen – zu sehen, was 50 Jahre nach Beginn dieses natürlichen Experiments passiert ist“, sagt Boisramé. „Hat es die angestrebten Ziele erreicht?“
Lehren aus der Illilouette
Boisramés Arbeit zeigt vielversprechende Wege auf, wie Wissenschaftler und Forstverwalter zusammenarbeiten können, um das wachsende Risiko verheerender Waldbrände in einem sich ändernden Klima zu bekämpfen. Die Bekämpfung von Feuer mit Feuer könnte eine Möglichkeit bieten, die Risiken größerer, schwererer Brände zu verringern und gleichzeitig ausgewogene Ökosysteme zu unterstützen und Schneereservoirs zu schützen. Die Strategie könnte anderen Bergregionen im Westen helfen, die vor ähnlichen Herausforderungen stehen, sagt sie.
„Unsere Ergebnisse geben den Forstverwaltern hoffentlich einen weiteren Grund, diesen Ansatz in mehr Gebieten auszuprobieren“, sagt Boisramé. „Und das kann uns eine bessere Vorstellung davon geben, wo die Strategie gut funktioniert und wo sie möglicherweise weniger Auswirkungen hat. Dieses Projekt ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Wissenschaftler und Verwalter an einem Ort zusammenarbeiten, der der Öffentlichkeit sehr am Herzen liegt.“