森林大火防不住……火：冤呐，是树想要利用我

一项新的研究表明，火促使植物进化成高可燃性。所有这些都来自植物生存的“警示机器”。

新生树芽|形象昆虫创意

作者|赵旭·毛兰州大学青年研究员

编辑|章昊

高培文

“我坚信青山不会放松，树根会在破碎的岩石中。”当诗人称赞竹子的坚韧时，他当然没有想到山火发生时的情景。一场大火吱吱作响，燃烧起来，鸟儿和飞行的动物四散而逃，但植物只能默默地站在原地接受命运，这让无数人哀叹。

我们可能想知道火灾易发区的植物是否会进化出更好的耐火性来保护自己。然而，事实恰恰相反。

一项新的研究表明，正是火促成了植物向高可燃性的进化。

4月13日，来自英国和新西兰的科学家在《自然植物》中写道，植物的易燃性与它们的种间亲缘关系和它们生活的火环境密切相关。火可能在植物进化中扮演重要角色。

具体来说，他们得出了两个结论:亲和力较高的植物通常具有相似的可燃性。例如，桉树、新西兰茶树和红梅松属于桃金娘科。他们都是易燃植物的代表。此外，植物的易燃性还与它们生长的环境中发生森林火灾的可能性有关。森林火灾易发区的植物通常不会试图进化成阻燃的，但是进化过程使它们的可燃性越来越高。

这项研究证实了一个实践经验:许多植物只有燃烧后才能生长得更好，而火也是森林生态系统的一个重要组成部分。此外，该研究对于如何应对森林火灾，尤其是在当前全球变暖导致森林火灾频发的情况下，具有重要的参考价值。

为什么森林火灾易发区的植物会引发山火？火能给森林带来什么好处？这项新研究给我们带来了什么具体的启示？

不可避免的火灾

澳大利亚火灾，2020 |纽约时报

让我们从森林火灾的机理开始。简言之，森林火灾是不可避免的。除了我们知道的天气/气候因素，森林很容易聚集各种火灾因素——燃料、地形和点火。其中，天气是最关键的，其次是燃料，其数量与森林群落结构有关，地形是火灾的助推器。一旦所有条件都满足，点火迟早会发生。

点火分为人工点火和自然点火。对于森林火灾，人为点火的比例并不大，因为如果形成森林火灾的条件不具备，即使是故意点火(这可能是一种严重的犯罪)也不一定会引起火灾。

自然发火是不同的。它有两个主要的动机:一是闪电；第二，露珠可以在阳光下发挥凸透镜的作用，引发闷烧，然后变成明火。由于自然界火灾的可能性很大，森林火灾是无法预防的。

森林火灾是一把双刃剑

森林大火正在燃烧地球表面

森林火灾确实会引发森林火灾，但我们不必一提到火灾就脸色苍白。因为火灾对森林系统的影响是双重的。

一方面，大规模的灾难性森林火灾可能对森林造成严重破坏，导致一定时期内森林生态平衡遭到破坏；另一方面，普通强度的森林火灾是自然界中不可缺少的生态因素。一定频率和强度的火灾可以维持森林生态系统的平衡和稳定，保持森林生态系统的健康。

可以说，森林火灾像阳光、水和土壤一样，是森林生态系统的重要组成部分，在森林中发挥着重要作用。

森林火灾至少以下列方式影响森林生态系统:

1)森林火灾是森林群落演替的重要驱动力。火灾后，森林环境和小气候将发生变化。例如，更多的裸露土地可以让阳光更好地照射到地球表面，提高土壤的表面温度，降低湿度。森林火灾还将导致其他生态因素的重新分布，这将通过完全破坏所有植被而导致整个森林重新进化(中度和高度火灾)。或者只烧地表植被和枯枝落叶，促进劣质树种的退化和新树种的发展，促进森林生态系统的演替(中低地表火)。

2)森林火灾影响生态系统的物质和能量循环。低强度的火可以缓慢释放森林生态系统的能量，促进森林生态系统中营养物质的转化和物种的更新，有利于森林生态系统的健康。火灾后，森林很容易恢复。

3)森林火灾促进生物多样性。小面积或低强度的火使火焰难以到达树冠，这对森林生态系统有一定的“清除”作用，使植物种子和幼苗容易接触土壤，并促进一些植物种子的发芽。例如，班克松、青海云杉和美国黄松的球果被森林大火烘烤并破碎以释放种子。休眠状态的胡枝子种子也通过火的高温效应打破休眠，促进生长。此外，火还能维持一些稀有动物的生存，如北美松鸡。

4)森林火灾促进森林生态弹性。生态弹性是指生态系统在受到扰动后恢复稳定状态的能力，包括维持其组成、结构和生态系统功能等重要特征的能力，这是维持生态系统服务功能的必要条件。气候变化、森林火灾和造林措施一直影响着北方森林生态系统的灵活性。研究表明，对于北方寒温带地区的森林，火干扰增加30%会导致森林生态弹性增加，而火干扰增加200%会降低森林生态弹性的平均值。

5)中度森林火灾可以减少火灾危险。对于一些森林群落来说，长期防止自然火灾的发生很容易导致更大的火灾。例如，森林中的地表小火可以及时清除灌木和小树。如果允许灌木和小树生长，更多的森林燃料将会积累。一旦发生火灾，它会沿着灌木爬上大树的树冠，摧毁整个森林。美国在林业中广泛使用“计划燃烧法”来清除森林堆积，从而在一定程度上减少了火灾的可能性，在人类工人的控制下将火灾分解成几个小的火灾，用低能量的火灾代替高能量的火灾，并将火灾危险转化为火灾效益。

植物进化的“小心机器”

挺拔的桉树林| Freepik.com

如果上述讨论仍然有点像吃“大锅饭”，新的研究将向我们展示不同植物的“谨慎机制”。

研究人员测量了194种陆地植物的可燃性，并试图从分子遗传学的角度探索植物可燃性的进化模型。结果表明，相互靠近的植物往往具有相似的可燃性，火在植物可燃性的演变中起着重要作用。

毫无疑问，植物确实有使用火的动机。在森林火灾易发区，他们可以通过使自己变得更易燃来增加森林火灾的可能性，从而享受森林火灾给他们自己的人口繁衍和繁荣带来的好处。

在由于气候和地形条件而难以发生森林火灾的地区，植物遵循相反的进化策略是非常有趣的——它们变得不那么易燃。这可能是因为适度燃烧确实有许多好处，但是考虑到在大环境中发生森林火灾的可能性很低，即使各种易燃特性已经形成，它仍然很难点燃，而且也是完全没有预料到的。

相比之下，在森林火灾发生率高的地区，无论人们在火灾发生后如何努力，都无法逃脱被烧毁的命运。更好的办法是简单地享受一段美好的时光，然后找一辆拥有更新人口的“救火车”。

然而，在多大程度上是合适的呢？这也需要一点“智慧”。未能到达指定位置就像试图抓伤皮肤。如果烧得太多，很可能会给人口的再生产带来危机。毕竟，出发点仅仅是“洗牌”，而以“洗牌”结束是不好的。

事实上，许多易燃植物已经非常精确地处理了这个关键问题，这简直令人惊讶。

以澳大利亚在森林火灾中的“主角”桉树为例，它们在森林火灾中同时扮演着受害者、受益者甚至犯罪者的多重角色。哪一个角色扮演得更多一点完全取决于森林火灾的规模和强度。

因为树皮含有大量的油，桉树有极高的可燃性。此外，树皮脱落后会堆积在根部，当夏天温度达到40摄氏度时，它会自燃，从而引发火灾。桉树因此从当地人那里获得了“汽油树”的称号。

桉树叶剥皮后的独特图案| Freepik.com

在桉树的厚树皮下，有许多休眠的芽。高温烘烤会使树皮开裂，唤醒休眠的芽。此外，森林火灾还能使桉树种子的外壳开裂，从而促进生根发芽，并在燃烧后富含腐殖质的森林生态系统中占据主导地位。

最令人惊奇的是，在进化的过程中，桉树的树干已经逐渐变得越来越挺拔，树冠只长在树顶。当火灾发生时，坚硬厚实的树皮可以阻止火势蔓延，而高大的树干可以阻止火焰蔓延，从而保护树冠。这一独特的优势使它不仅不怕火，而且还能利用森林大火来消灭持*者并扩大其领土。桉树甚至可能是森林火灾的“罪魁祸首”。

为防火和森林保护提供重要参考

为什么科学家应该研究这个问题？实际意义是什么？

由于相似的火环境，到目前为止大多数能够繁殖的植物选择了相似的进化策略，并且大多数彼此接近的植物具有相似的燃烧特征。因此，其他植物物种的可燃性可以通过一些已知的标志性植物来粗略判断。

这也为寻找低可燃性物种提供了数据。低可燃性物种可应用于生物防火林的建设和城市规划，帮助我们更好地避免森林火灾。

同时，由于植物的易燃性与火灾环境密切相关，我们还可以通过观察易燃性高的植物喜欢生长和繁殖的环境来帮助森林管理者预测和预防区域性火灾的发生。

复杂而精确的森林系统

当然，对植物可燃性的研究还远远没有结束。因为可能有许多未知因素影响植物的可燃性，如植物生长形态、系统发育、其他生物学特性等。如果我们敢于猜测，生态学家也许能够从未来植物的外部形态来估计它们的易燃性。然而，所有因素不会孤立存在。为了准确预测植物的可燃性，可能需要更系统和全面的分析。

目前，这项研究让我们明白了森林火灾和易燃植物之间的关系并不像“爱你的人对你伤害最大”那么简单。越来越“容易燃烧”的植物不是“受虐狂”，而是“阴谋家”。

这场大自然中的“宫廷之战”已经上演了数亿年，但主角克服一切困难、顽强成长的意志从未改变。

纸质信息:

崔晓林等，维管植物的枝易燃性在系统发育上是保守的，并与生境火倾向性和生长形式有关

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0631

DOI:10.1038/s 1477-020-0631