一項最新研究表明：火促使了植物向高可燃性的進化。這一切都源于植物求生的“小心機”。

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新生的樹芽 | 圖蟲創意

“咬定青山不放松，立根原在破巖中”。詩人用來贊美竹子堅韌不拔的品質時，一定沒想到山火發生時的情景。一場大火吱吱燒過 ，鳥飛獸走四散而逃，植物卻只能默默站在原地接受命運，令無數人哀婉嘆息。

我們可能會想，大火多發地區的植物為了保全自身，會不會進化出更好的耐燃性？然而，事實卻恰好相反。

一項研究表明，正是火促成了植物向高可燃性的進化。

2020年4月13日，來自英國和新西蘭的科學家在《自然·植物》上發文稱：植物的可燃性與其種間親緣性及所處的火環境密切相關，火在植物的進化過程中可能發揮著重要的作用。

具體而言，他們得出了兩個結論：親緣性較高的植物往往具有類似的可燃性，如桉樹、新西蘭茶樹以及松紅梅同屬于桃金娘科，它們都是易燃植物的代表。而且植物可燃性還與其生長環境中林火發生的概率有關，林火多發地區的植物往往并不嘗試向耐燃方向進化，進化歷程反而讓它們的可燃性越來越高。

這項研究印證了一個實踐經驗：不少植物只有在火燒后才能長得更好，火也是森林生態系統的重要組成部分。并且，該研究對于如何應對森林火災也有重要參考價值，尤其是在當前全球變暖導致林火日益頻發的情況下。

林火多發地的植物為什么要給山火推波助瀾？火災能給森林帶來什么好處？這項新研究帶給我們什么具體啟示呢？

難以避免的火災

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澳大利亞大火，2020 | 紐約時報

我們先從林火發生的機制說起。簡單來說，森林大火避無可避。除卻我們知道的天氣/氣候因素，森林很容易集齊各種起火要素——燃料、地形和點火。其中天氣最為關鍵，其次是燃料，多寡和森林群落結構相關，地形則是大火的助推劑。各種條件一旦全部具備，發生點火就是遲早的事情了。

點火又分為人為點火和自然點火。對于森林火災來說人為點火所占的比例并不大，因為如果形成森林火災的條件不具備，就是有意點火（可能屬于嚴重的違法犯罪行為）也未必能引起火災。

而自然點火就不一樣了。它主要有兩大誘因：其一是雷電；其二是露珠在陽光照射下可以發揮凸透鏡的效果，引發陰燃繼而轉成明火。由于自然界引發火災的可能性很大，所以森林火災防不勝防。

林火是把雙刃劍

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林火正在燒掉地表 | 圖蟲創意

林火的確可以造成森林火災，但我們也不必談火色變。因為火對森林系統的影響是雙面的。

一方面，大型的災難性林火可能對森林造成嚴重危害，導致一定時期內森林生態平衡的破壞；另一方面，普通烈度的林火是自然界不可缺少的生態因素，一定頻率、一定強度的火燒能維護森林生態系統的平衡和穩定，使其保持健康狀態。

可以說，森林大火和陽光、水分、土壤一樣，都是森林生態系統中的重要組成部分，在森林中發揮著重要作用。

林火至少在如下幾個方面影響著森林生態系統：

1）林火是森林群落演替的重要驅動力?；馃髸斐缮汁h境和小氣候發生改變，比如，更多的土地裸露可以讓陽光更好地直射地表，使土壤表面溫度增加，濕度變小。林火還會引起其他生態因子的重新分配，通過徹底摧毀所有植被，促使整個森林重新演替（中、高火）；或僅燒掉地表植被及枯枝落葉，促進劣勢樹種退化和新樹種發育，推動森林生態系統的演替（中、低地表火）。

2）林火影響生態系統的物質和能量循環。低強度火燒可以使森林生態系統的能量緩慢釋放，促進森林生態系統營養物質轉化和物種更新，有益于森林生態系統的健康，火燒后森林反而容易恢復。

3）林火促進生物多樣性。小面積或低強度的火，火焰很難達到樹冠，對森林生態系統起到一定“清理”作用，使植物種子和幼苗容易接觸到土壤，促進某些植物種子的萌發，如班克松、黑云杉和、美國黃松的球果被林火烘烤開裂而脫落種子，處于休眠狀態下的胡枝子的種子也是靠火的高溫作用打破休眠促進生長。此外，火燒也能維持某些珍稀動物的生存，如北美的松雞。

4）林火提升森林生態彈性。生態彈性指生態系統受到擾動后恢復到穩定狀態的能力，包括維持其重要特征，如組成、結構、生態系統功能的能力，是維持生態系統服務功能的必要條件。氣候變化、林火和營林措施等一直影響著北方森林生態系統彈性。研究表明對于北方寒溫帶森林來說，火干擾增加30%可以帶來森林生態彈性的提升，而火干擾增加200%卻降低了森林生態彈性均值。

5）適度林火可降低火險。對于有些森林群落，長期阻止自然火的發生，反而容易釀成更大的火災。比如，森林中的地表小火可以及時清理掉灌木和小樹。如果任由灌叢和小樹生長，會聚集更多的森林燃料，一旦成火火勢會順著灌叢爬上大樹的樹冠，會毀掉整個森林。美國在林業上就廣泛采用“計劃燒除法”來清除林內累積物，從而在一定程度上減少了大火發生的可能性，把大火分解成人工控制下的若干小火，以低能量火取代高能量火，把火害轉變為火利。

植物進化的“小心機”

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高聳筆直的桉樹林 | Freepik.com

如果說，以上討論還有些像在吃“大鍋飯”，新研究則讓我們看到不同植物的“小心機”。

研究人員測量了194個陸地植物的可燃性，嘗試從分子遺傳學層面探尋植物可燃性的進化模式。結果發現，親緣關系近的植物往往可燃性也相似，并且火在植物可燃性進化中起到了重要作用。

毫無疑問，植物確實有利用火的動機。在林火多發地區，它們通過讓自己變得更加易燃，增加林火發生的概率，以享受林火發生后給自身種群繁衍和繁盛帶來的好處。

而在那些在氣候和地形條件上難以發生林火的地區，非常有意思的是，植物遵從了相反的進化策略——它們變得更加不易燃了。這可能是因為，適度燃燒確實有不少益處，但鑒于大環境下林火發生的低概率，即便進化出種種易燃特質也還是很難被點燃，干脆就不指望了。

反觀林火高發地區，火勢起來后再怎么努力也難逃被燒的厄運，不如索性燒個痛快，搭上種群更新繁衍的“火”車。

不過，到底要燒到什么程度才算合適呢？也是需要一點“智慧”。燒得不到位猶如隔靴搔癢，燒過頭了又很可能給種群繁衍帶來危機，畢竟出發點不過是想“洗牌”，弄成“掀桌”就不好收場了。

實際上，很多易燃植物對于這個關鍵問題，拿捏得非常精準，簡直令人稱絕。

以澳洲林火的“帶頭”角色——桉樹為例，它們在林火中同時扮演著受害人、受益人乃至加害者的多重角色，哪種角色的戲分多一點，完全取決于林火的規模和烈度。

由于樹皮中含有大量油分，桉樹的可燃性極高。且樹皮脫落后會堆積在根部，當夏季氣溫達到四十攝氏度時就會自燃，從而引發大火，桉樹也因此從當地人那里得到了“汽油樹”這個稱號。

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桉樹脫皮后留下獨特花紋 | Freepik.com

桉樹厚實的樹皮下，孕育著不少處于休眠狀態的芽，高溫烘烤可以讓樹皮開裂并喚醒沉睡的芽。此外森林火災還能讓桉樹種子的外殼崩裂，從而促進生根發芽，在燃燒后充滿腐殖質的森林生態系統中占據先發地位。

最為奇妙的是，在進化過程中，桉樹樹干逐漸變得越發高大筆直，樹冠僅僅生長在樹尖?；馂陌l生時堅硬厚實的樹皮能擋住烈火的烘烤，而高大的樹干又能避免火苗攀爬，從而保住樹冠。這種得天獨厚的優勢，讓它不僅不懼怕火，還能借助林火來達到鏟除異己、開疆拓土的目的。桉樹甚至很可能是森林火災的“罪魁禍首”。

為防火護林提供重要參考

科學家們為什么要研究這個問題呢？有何實際意義？

由于類似的火環境下，能繁衍至今的植物大多選擇了類似的進化策略，親緣相近的植物大多具有相似的燃燒特性，因此，通過一些已知的標志性植物，就能大致判斷其他植物物種的可燃性。

這也為尋找低可燃性物種提供了數據。而低可燃性物種可應用于生物防火林的建設和城市規劃，幫助我們更好地避免森林火災的發生。

同時，由于植物的可燃性與火環境密切相關，我們還可以通過觀察高可燃性植物喜好在哪些環境下生長繁殖，來幫助森林管理員預測和預防地區火災的發生。

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復雜而精密的森林系統 | 作者供圖

當然，關于植物可燃性的研究還遠未結束。因為影響植物可燃性的未知因素可能還有很多，比如植物的生長形態、系統發育、其他生物性狀等。若我們大膽猜想，生態學家將來或許可以從植物的外在形態中估計植物的可燃性。不過，所有因素都不會是孤立存在的，想要準確預測植物的可燃性，可能還需要更系統綜合的分析。

就目前而言，這一研究讓我們理解了：林火與易燃植物間的關系，絕非“愛你的人傷你最深”這般單純，進化得越來越“好燒”的植物們也絕非“受虐狂”，而更可能是“心機鬼”。

自然界的這場“宮斗”上演了數億年，唯有主角們克服萬難、頑強生長的意志從未改變。

論文信息：

Cui XL et al, Shoot flammability of vascular plants is phylogenetically conserved and related to habitat fire-proneness and growth form

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0635-1

DOI：10.1038/s41477-020-0635-1

作者 | 趙序茅 蘭州大學 青年研究員

編輯 | 張昊

責編 | 高佩雯

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來源: 科學辟謠

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