反轉!山火"受害者"其實是"縱火犯"

出品:科普中國

製作:李京霞(全日精英高校聯盟)

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

從2019年底到2020年初,怒燒了5個多月,引發全球人關注的澳大利亞"創世奇火"終於熄滅了。促成這場大火的因素固然有很多,但是澳大利亞廣袤的桉樹林以及桉樹特有的易燃性質,無疑是火上澆油。

科學家在調查中發現,佔澳大利亞國土面積20%的森林,桉樹的種植面佔到其中的80%。桉樹是一種可燃性極高的植物,桉樹皮含有大量的桉樹油,樹皮脫落後會堆積在樹根處,當氣候乾燥,氣溫達到四十攝氏度時就會自燃,從而引發大火,因此桉樹也被人們稱為"汽油樹"。

在自然界中,火給動植物帶來的往往是毀滅性的打擊,一般情況下,無論是動物還是植物大都懼怕火,為什麼桉樹卻還要進化出易燃的特徵呢?

選擇在這個"作死"邊緣試探策略的,並不止桉樹一種。

反轉!山火

圖片來源:Andrew Merry/Getty

山火多發的地方,植物會變得更易燃燒

近日,來自林肯大學、奧克蘭大學和奧克蘭理工大學的研究人員們在頂級期刊《自然--植物》上發表文章,首次證實植物的可燃性與其系統發育親緣關係及生長所處的火環境密切相關。

簡單來說,這項研究得出的結論主要有兩點:第一,分類上較為接近的植物往往具有類似的可燃性,如同屬於桃金娘科的桉樹、新西蘭茶樹以及松紅梅。

第二,植物是不是可燃和其生長的環境是不是容易發生山火關係密切。且與我們的猜測不同的是,氣候條件上山火多發地區的植物並不是向難燃方向進化,而是反其道而行之——它們更傾向於擁有更高的可燃性。

植物不能像鳥獸一般隨意移動,山火襲來時也沒法逃離,只能被動承受烈焰炙烤。但為什麼山火多發地的植物不試著讓自己進化的更難燃,反而是變得易燃,給山火推波助瀾?難道真是既然無法逃避,就去盡情享受?回答這些問題之前,讓我們先來回顧一下火是如何產生的。

反轉!山火

圖片來源:Freepik.com

火伴隨著陸地植物幾乎同時出現在地球上,這不是巧合

我們都知道火的產生離不開三大要素,可燃物、氧氣、引火物。首先,可燃物多是各種還原性物質,大部分生物有機質都是可燃物。其次,燃燒反應(氧化還原反應的特殊類型)中我們把氧氣稱為助燃劑。最後,引火物一般是具有較高能量的物質(或能量)形態,如明火、靜電、物理衝擊、化學反應產熱等等。

火的誕生比地球誕生要晚很多。這中間地球經歷了幾十億年的滄海桑田,雖然拜無數可以進行光合作用的海生植物所賜,地球上的氧氣在距今4、5億年前已經有了相當的含量。但彼時地球上促成火出現的原因仍不具備,這是因為陸地上的可燃物實在太少了,畢竟閃電再威猛也無法點燃海洋。

最終的轉機發生在4.2億年前,水生植物開始了向陸生植物的進化,大量植物登陸地表,開啟了制霸全球的征程。大量的陸地植物提供了燃燒的必要條件——可燃物,加上自然界中已經存在的氧氣和天然火源——閃電,最早的野火就誕生了,在隨後的漫長時光中,

火與植物一直相互影響著

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顛覆認知——高可燃性植物很可能是植物中的"心機婊"

與生長在不易燃環境的物種相比較,那些生長在較易燃環境的植物不光不試圖向低可燃性進化,反而具有較高的可燃性,這背後有著怎樣的原因呢?

眾所周知,植物對火的抵抗能力普遍非常弱,如果生長在易燃環境中,實際上根本無法保證自身能在頻發的火災中全身而退。但是,對於植物種群而言,適度的燃燒其實對整個種群的繁殖

是有不少好處的。

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圖片來源:Freepik.com

以"汽油樹"——桉樹為例:

(1) 在桉樹厚厚的樹皮下面,存在一些處於休眠狀態的芽,若想喚醒這些芽,需要經過高溫的烘烤。桉樹的種子包有堅硬的外殼,森林火災之後,外殼崩裂後種子更易生根發芽,在還沒恢復的森林中迅速佔據有利地位。

(2) 在自然進化的過程中,桉樹樹幹高大筆直,一般分支只生長在樹尖,其樹皮堅硬厚實,能擋住烈火的烘烤,可以在一定程度上避免火苗攀爬,燒燬樹冠。


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桉樹林,圖片來源:Freepik.com

正是因為桉樹擁有這樣的優勢,使得它不僅不懼怕火,還可能是森林火災的始作俑者。在森林經歷過一場大火後,其他植物需要經過很長時間才能恢復,但桉樹不僅可以更快重生,還可以利用火災消滅大部分競爭者,快速佔領森林的主導地位

科學家們發現,火在過去的4億年來,是決定地球植物多樣性,和維持生態系統穩定的重要因素。

福兮禍之所伏,禍兮福之所依。對於植物來說,多山火爆發地區看似是殘酷的生存環境,但生物總能用自己的智慧,在艱難中開闢一條自己的道路。


參考文獻

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反轉!山火

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