Simulation of the Effect of Spatial and Temporal Variation in Fire Regimes on the Population Viability of a Banksia Species

Authors


Abstract

Populations of plants that rely on seeds for recovery from disturbance by fire (obligate seeders) are sensitive to regimes of frequent fire. Obligate seeders are prominent in fire-prone heathlands of southern Australia and South Africa. Population extinction may occur if there are successive fires during a plant’s juvenile period. Research on the population biology of obligate seeders has influenced the management of fire in these heath and shrublands, but work on the effects of the spatial variability of fires is lacking. We hypothesize that extinction maybe avoided under an adverse fire frequency if fires are patchy. We present a model that simulates the effects of spatial and temporal variations in fire regimes on the viability of a plant population in a grid landscape. Seedling establishment, maturation, senescence, and seed dispersal determine the presence or absence of plants in each cell. We used values typical of serotinous Banksia species to estimate probability of extinction in relation to fire frequency and size. We examined the sensitivity of predictions to dispersal, senescence, fire frequency, spatial burning pattern and size variance, and the size of the grid. Simulations 200 years in length indicated that extinction probability was lowest when mean fire frequency was intermediate and mean fire size was large. When fire frequency was high, extinction probability was high irrespective of fire size. Senescence was more important than high-frequency fire as a cause of extinction in cells. Interactions between dispersal, fire frequency, and size were complex, indicating that extinction is governed by intercell connectivity. The model indicates that fire patchiness cannot be assumed to ensure avoidance of extinction of populations. Conservation of populations is most likely when fire patchiness is relatively low—when the size of fires is moderate to large and when burned patches are contiguous.

Abstract

Las poblaciones de plantas que dependen de semillas para recuperarse de pertubaciones por fuego (semilleros obligados) son sensibles a regímenes de incendios frecuentes. En brezales sometidos a incendios en el sur de Australia y Africa, los semilleros obligados son prominentes. Las poblaciones pueden extinguirse si se presentan indendios sucesivos durante la etapa juvenil de la planta. El conocimiento de la biologia poblacional de semilleros obligados ha influido en el manejo del fuego en estos brezales/matorrales, sin embargo se carece de información de los efectos de la variabilidad espacial de los incendios. Nuestra hipótesis de trabajo fue que la extinción se puede evitar en condiciones adversas de frecuencia de incendios si estos se presentan en parches. Presentamos un modela que simula los efectos de variaciones espaciales y temporales en los regímenes de incendio sobre la viabilidad de una población de plantas en un paisaje seccionado. La presencia o ausencia de plantas en cada sección esta determinada por el establecimiento de plántulas y la maduración, senescencia y dispersión de semillas. Se utilizaron valores típicos de especies serótinas del género Banksia para estimar la probabilidad de extinción en relación con la frecuencia y tamaño de los incendios. Se examinó la sensibilidad de las predicciones en relación con la dispersión, senescencia, frecuencia de fuego, patrón espacial de la quema y la variación del tamaño y el tamaño del seccionado. Las simulaciones para un período de 200 años indicaron que la probobilidad de extinción fue más baja cuando la frecuencia de incendios era intermedia y el tamaño promedio del incendio era grande. Cuando la frecuencia de incendios fue alta, la probabilidad de extinción también fue alta independientemente del tamaño del incendio. La senescencia file más importante que la frecuencia alta de incendios como causa de extinción el las secciones. Las interacciones entre la dispersión, la frecuencia de incendios y su tamaño fueron complejas, lo cual indica que la extinción esta regida por la conectividad entre secciones. El modelo indica que no puede asumirse que los incendios por parches impidan la extinción depoblaciones. La conservación depoblaciones es más probable cuando el parcheado de los incendios es relativamente bajo, por ejemplo cuando el tamaño de los incendios es de moderado a grande y cuando los parches quemados están contiguos.

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