植物在人類生活中占據(jù)著非常重要的地位,它們的功能非常多,除了提供氧氣之外,植物可以食用、藥用、觀賞,還可以為人類提供衣服布料、木材等。
然而有的植物居然可以防火,它就是山茶科木荷屬的木荷(Schima superba),因花狀似荷花而得名,也叫荷木、荷樹,有“和睦”之諧音。木荷形態(tài)優(yōu)美,四季常綠,不僅因為顏值高常被用作景觀植物,還是森林防火的明星物種。
是的,你沒看錯,植物也可以用來防火!
木荷的花(圖片來源:中國植物志)
Part.1
特派植物消防員——木荷
近年來,由于極端的高溫天氣,森林自燃和山火現(xiàn)象頻發(fā),森林山火不僅對森林資源造成嚴重損失,還給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。2019年澳大利亞新南威爾士州的山火燃燒了近7個月,造成約10億野生動物喪命,2500多間房屋和1170萬公頃土地被燒毀。
營造生物防火隔離帶是一種可節(jié)省大量人力資金的有效預(yù)防山火發(fā)生的方法,木荷正是一種可用于營造生物防火隔離帶的優(yōu)秀樹種。當(dāng)面對熊熊燃燒的烈火時,成排的木荷直面火海,用其直達天際的軀干擋住不斷蔓延的火焰,宛若一堵高大的防火墻。
木荷(圖片來源:中國植物志)
Part.2
木荷究竟有何過人之處?
影響植物著火溫度的主要因素為植物體內(nèi)含水量和油脂含量。木荷的鮮葉含水量高(接近50%),較高的含水量在水分揮發(fā)時需要更多的熱量,從而可以降低自身的燃燒溫度。同時木荷體內(nèi)的油脂成分,如粗脂肪等助燃性組分含量低,這使得它們的燃燒熱相對較低,不易燃燒。因此,較之其它植物,木荷更容易躲避火災(zāi),同時也能減緩森林火災(zāi)的蔓延。
木荷的低易燃性還得益于它是一種充滿“憂患意識”的植物,關(guān)于木荷在不同季節(jié)樹干儲水變化的研究中發(fā)現(xiàn),木荷在干季會儲存更多的水,妥妥的“手中有糧,心中不慌”。
此外,木荷的地表抗火性較好,木荷生長的地方通常土壤含水量高,這種高水分含量也會增加落葉腐爛的速度,減少枯枝落葉等可燃物的堆積。而且隨著年齡增長,木荷的耐火性也越來越強,果然“姜還是老的辣”!
因此,建造木荷防火隔離帶可以有效阻擋森林火勢蔓延,木荷也喜提植物“滅火器”的名號!
木荷(圖片來源:中國植物志)
除了木荷外,常用的植物“滅火器”還有落葉松。落葉松具有厚厚的樹皮,很難被火燒透。即便樹干被燒傷,落葉松也可以通過分泌棕色透明的樹脂來防止病菌、害蟲等侵入。其葉片含水量高達60%,燃燒熱和木荷一樣低,使得落葉松同樣具備不易燃燒的特點。同時,落葉松的根生長迅速、分蘗能力強,可阻礙林下的雜草和其它灌木的生長,減少林下可燃物的出現(xiàn)。目前,落葉松作為低易燃性植物已運用于東北的大部分林區(qū)的生物防火中。
落葉松(圖片來源:Wikipedia)
此外,研究表明,我們生活中常見的蘆薈也不怕火??蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)蘆薈的枯葉極不易燃燒,枯葉死而不落,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時,有枯葉覆蓋保護的蘆薈往往可以成功“渡劫”,存活下來。
Part.3
植物界也有“芳心縱火犯”?
有植物“滅火器”,自然就有植物“縱火犯”。有澳洲“王者之樹”的桉樹,它與澳大利亞頻發(fā)的大火脫不了干系。桉樹是桃金娘科下的桉屬植物的統(tǒng)稱。澳大利亞的森林中80%都是桉樹,由于樹皮中含有大量油分,桉樹的可燃性極高。
不僅如此,每年桉樹最外層的樹皮都會枯萎脫落堆積在根部(脫落的樹葉和樹皮中含有酚類化合物、桉樹腦等抑制微生物生長的物質(zhì),堆積的枯枝落葉不易被分解,妥妥的燃料),當(dāng)夏季氣溫達到40℃時就會自燃,從而引發(fā)大火。其中桉屬中的藍桉(Eucalyptus globulus)更是有“汽油樹”的稱號。
桉樹是傻了嗎?別人躲都躲不及,它為何要“火上澆油”呢?
藍桉(圖片來源:Wikipedia)
原來,桉樹的樹干筆直挺拔,樹冠稀疏,這樣當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,高高在上的樹冠可以避免火苗攀爬。同時,堅硬厚實的樹皮也能經(jīng)得住烈火的烘烤。最重要的是,桉樹的樹皮下藏著有堅硬外殼的種子,大火帶來的高溫正好能讓種子外殼爆裂,得以快速萌發(fā)。
一場山火,就是一場生命“洗牌”,桉樹緊緊抓住了這趟種群更新的“火”車,通過借助林火來達到“長自己火焰,滅他人威風(fēng)”??茖W(xué)研究也表明火在植物可燃性的演變中發(fā)揮重要作用,易發(fā)生火災(zāi)生態(tài)系統(tǒng)中的植物物種往往比非易火災(zāi)生態(tài)系統(tǒng)中的物種更易燃。
植物“縱火犯”除了桉樹之外,還有怕熱不怕冷的巖薔薇??雌饋砣诵鬅o害的巖薔薇,它的枝葉中可分泌大量油脂,當(dāng)其種子快成熟時,枝葉中的油脂儲量更是接近飽和,一旦外界溫度超過32℃,巖薔薇就開始自燃。“心機”的巖薔薇在“自殺”的同時,還不忘把周邊的植物一同帶上,這樣它有防火層的種子就獲得了更廣闊的生存空間。
巖薔薇(圖片來源:Wikipedia)
由此可以看出,那些“行兇縱火”的植物“縱火犯”,常常有不怕火的種子或需要借助火才能萌發(fā)的種子,比如山龍眼的種子經(jīng)過山火洗禮后,種子的外殼才能打開。這大概是它們可以肆無忌憚“縱火”的原因所在!
Part.4
結(jié)語
不管是植物“滅火器”還是“縱火犯”,這些看似稀奇古怪的操作,其實都是植物為了更好地適應(yīng)生存環(huán)境所不斷做出的努力!
參考文獻:
Cui, X., Alam, M. A., Perry, G. L., Paterson, A. M., Wyse, S. V., & Curran, T. J. (2019). Green firebreaks as a management tool for wildfires: Lessons from China. Journal of environmental management, 233, 329-336.
Cui, X., Paterson, A. M., Wyse, S. V., Alam, M. A., Maurin, K. J., Pieper, R., ... & Curran, T. J. (2020). Shoot flammability of vascular plants is phylogenetically conserved and related to habitat fire-proneness and growth form. Nature Plants, 6(4), 355-359.
Gao, J., Zhao, P., Shen, W., Rao, X., & Hu, Y. (2017). Physiological homeostasis and morphological plasticity of two tree species subjected to precipitation seasonal distribution changes. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 25, 1-19.
Bond, W. (1983). Dead leaves and fire survival in southern African tree aloes. Oecologia, 58(1), 110-114.
王晗光, 張健, 楊婉身, 廖薇, & 汪金剛. (2017). 氣相色譜-質(zhì)譜法分析巨桉葉的揮發(fā)性化感成分. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 24(01), 51-54.
張宏偉, & 張偉. (2001). 淺談落葉松的防火性能. 黑龍江林業(yè), (4), 22-22.
張萍, 周志春, 金國慶, 吳云生, & 范輝華. (2005). 木荷種源鮮葉抑燃和助燃性化學(xué)組分的差異 3 3. 林業(yè)科學(xué)研究, 18(1), 80-83.
出品:科普中國
作者:劉洋(中科院武漢植物園)
編輯:孫晨宇
監(jiān)制:中國科普博覽
文章僅代表作者觀點,不代表中國科普博覽立場
本文首發(fā)于中國科普博覽(kepubolan)
轉(zhuǎn)載請注明公眾號出處
轉(zhuǎn)載注明出處 未經(jīng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載
轉(zhuǎn)載授權(quán)、合作、投稿事宜,聯(lián)系webmaster@kepu.net.cn