“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生”原理解讀

提到山火，很多人就會(huì)想起這樣的景象：烈焰燎原，大火毀滅了一切。不過在自然界中，并非所有山火都是百害而無一利。

雖然山火總是會(huì)對(duì)森林帶來無可估量的破壞，但有些植物不僅在熊熊烈火中摸索出了生存之道，甚至能憑借燎原的野火走向繁榮。不僅如此，人工“馴服”的山火還可以成為保護(hù)生物多樣性的一門利器。

山火頻發(fā)，物種反而更豐富？

在大多數(shù)人的想象中，火災(zāi)頻發(fā)的地區(qū)一定是環(huán)境惡劣，生物較少。其實(shí)不然，山火肆虐之地的物種豐富度與其他地區(qū)相比并不遜色，甚至更加出色。

例如，夏季炎熱干旱，冬季溫和多雨的地中海型氣候，就很容易引發(fā)森林火災(zāi)。而世界上的五個(gè)地中海型氣候區(qū)（地中海盆地、美國加利福尼亞、智利中部、南非開普地區(qū)和澳大利亞西南部），無一例外都是生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)。它們總共只占世界陸地面積的1.2%左右，但卻是全球大約六分之一植物物種的家園。除智利中部外，所有地中海型氣候區(qū)都處于反復(fù)火災(zāi)的威脅下。

在地中海型氣候下，頻繁的火災(zāi)幾乎都出現(xiàn)在炎熱干旱的夏季，這就使火災(zāi)具有高度周期性和可預(yù)測(cè)性，成為一種合適的選擇壓力，改變了當(dāng)?shù)刂参锏倪M(jìn)化方向。

目前已有一些假說解釋火促進(jìn)植物多樣化的機(jī)理。生態(tài)學(xué)上的中間擾動(dòng)假說認(rèn)為，如果火災(zāi)間隔期太短，植物可能來不及產(chǎn)生種子等繁殖體而被淘汰；間隔期太長(zhǎng)又可能已超過植物的生命周期；而間隔期合適的火有利于產(chǎn)生或儲(chǔ)存了足夠種子的植物進(jìn)行自我更新。熱多樣性-生物多樣性假說則認(rèn)為，火災(zāi)使生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)新的小規(guī)?！拌偳丁杯h(huán)境，小片不同性質(zhì)的環(huán)境間隔分布，出現(xiàn)了更多多樣化的生態(tài)位，為更多物種的進(jìn)入創(chuàng)造了條件。

幾億年前，植物就開始“與火同行”

植物是從什么時(shí)候開始適應(yīng)火災(zāi)的呢？

4億年前的木炭化石證明植物很早以前就必須面對(duì)火災(zāi)的威脅。一些研究顯示，裸子植物在約1億年前就出現(xiàn)了部分適應(yīng)火燒的性狀，而被子植物在白堊紀(jì)的廣泛傳播也與當(dāng)時(shí)大氣中含氧量高、火災(zāi)頻發(fā)有關(guān)。

在與火同行的漫長(zhǎng)歲月里，對(duì)火的適應(yīng)使一些植物譜系在競(jìng)爭(zhēng)中更有優(yōu)勢(shì)，促成了它們的興盛。例如，松屬Pinus作為裸子植物中最大的屬，包含100多個(gè)物種，占據(jù)著北半球廣闊的針葉林，其擴(kuò)散和多樣化就與對(duì)火的適應(yīng)密切相關(guān)。

對(duì)那些能夠適應(yīng)火燒的植物來說，火災(zāi)不僅燒死了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，為自己騰出更多資源，灰燼中還留下大量營養(yǎng)物質(zhì)供其利用（農(nóng)業(yè)上的“刀耕火種”也利用了這個(gè)原理）。同時(shí)，燃燒釋放的熱量和化學(xué)物質(zhì)（煙霧中的致癌物等）還起到了誘變劑的作用，在生物體中產(chǎn)生更多基因突變等可遺傳變異，為生物進(jìn)化提供了原材料。那么，為了合理利用這些優(yōu)勢(shì)，植物都演化出了哪些適應(yīng)性特征呢？

植物的防火小妙招

1. 你燒不到我，你燒不到我

抵抗火災(zāi)最簡(jiǎn)單粗暴的方式就是增強(qiáng)機(jī)械防御，靠堅(jiān)硬的裝甲保護(hù)內(nèi)部組織。這類植物主要是高大喬木，靠近地面處樹皮很厚，可以抵御地面火的襲擊。同時(shí)，它們的枝葉往往著生于植株上部較高處，樹干中部有很長(zhǎng)一段沒有分枝（分枝枯死并脫落），形成一個(gè)隔離層，使地面的火焰不能觸及上部枝葉。

許多耐火燒的松樹采取這樣的策略。不僅如此，它們的松針往往較長(zhǎng)，脫落后疏松地堆積在地面，非常易燃，從而更容易引起地面火來清除這些枯枝敗葉，避免堆積太厚。這樣，頻繁的地面火不僅傷不到這些松樹，還能幫它去除林下的櫟樹苗等競(jìng)爭(zhēng)者。但是這樣也有燒死自己幼苗的風(fēng)險(xiǎn)，因此幼苗必須迅速長(zhǎng)高以超出地面火的波及范圍。

2. 不被火燒，還長(zhǎng)不出來了？

當(dāng)火災(zāi)來臨時(shí)，植物還有一個(gè)重要任務(wù)就是保護(hù)繁殖體。因此，暴露在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)下的植物需要對(duì)種子加以嚴(yán)格保護(hù)，使其能安然度過烈焰的炙烤。

很多植物演化出了一種稱為Serotiny的特性，它們的種子被保護(hù)在木質(zhì)的果實(shí)或球果內(nèi)，成熟后并不立即開裂，只有在高溫烘烤后才會(huì)開裂并釋放內(nèi)部的種子。

這種特性使植物具有防御林冠火的能力。即使樹冠的枝葉在火災(zāi)中遭受較大損傷，只要種子還安然無恙，植物就可以成功地繁衍后代。這些樹木往往會(huì)將一部分枯枝留在樹干上，將火焰引向林冠層，通過火燒促進(jìn)種子散布。

目前有1200多種植物被認(rèn)為具有這一特性，代表性類群如松屬、山龍眼科的一些屬（如斑克木屬Banksia和海神花屬Protea）以及柏科的一些屬（如柏木屬Cupressus和澳洲柏屬Callitris）。

3. 熊熊烈火喚醒了我……

一般在一次火災(zāi)發(fā)生后，地面上的可燃物大部分被燒掉，短期內(nèi)難以再次起火，有些植物種子就利用這個(gè)時(shí)期萌發(fā)生長(zhǎng)。

它們的種皮機(jī)械強(qiáng)度高，比較耐火，成熟后先經(jīng)過一段時(shí)間的休眠，受到火的沖擊才會(huì)發(fā)芽。

例如一些豆科植物，它們的種子具有堅(jiān)硬的外皮，平時(shí)不透水，經(jīng)火燒后才能吸水萌發(fā)。還有一些植物種子根據(jù)燃燒產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)感知火災(zāi)的發(fā)生，當(dāng)接觸到煙霧中的一種丁內(nèi)酯化合物（karrikinolide）后才發(fā)芽，例如南非的紅杉杜屬灌木Audouinia capitata。

4. 被燒了，但又沒完全死

不僅種子，很多耐火植物植株本身也有較強(qiáng)的再生能力，可利用火后的間隔期重新發(fā)芽?；鸷蟮囊黄购诓⒉淮碇参镆驯粺?，幸存的地下器官或莖基部常能從烈焰中存活下來，留下生的希望。

火災(zāi)反復(fù)發(fā)生的地區(qū)，許多木本植物會(huì)在根莖交接處形成一個(gè)膨大的木質(zhì)冠狀結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)存營養(yǎng)物質(zhì)并在其中發(fā)育休眠芽。桉屬Eucalyptus等一些類群還可以從火后殘留的主干上重新發(fā)芽。

南加利福尼亞州的柏枝梅Adenostoma fasciculatum，火后從木質(zhì)塊莖上重新發(fā)芽（圖片來源：參考文獻(xiàn) [4]）

火后一段時(shí)間是資源最豐富、競(jìng)爭(zhēng)壓力最小的時(shí)期，且遮蔽物被焚毀產(chǎn)生了更為開闊的環(huán)境，增加了傳粉媒介，因此也有利于植物進(jìn)行生殖活動(dòng)。

已知約50個(gè)科擁有在火后開花結(jié)實(shí)的物種，這些植物通常占澳大利亞和南非荒地和稀樹草原植物種類的10%。

例如桑寄生科的寄生喬木金焰檀Nuytsia floribunda，它通過寄生其他植物的根吸取營養(yǎng)。火災(zāi)過后，它通過異常次生生長(zhǎng)替換掉被燒死的樹皮，并沿著幸存的枝條產(chǎn)生大量圓錐花序。

人類怎么用火保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)

在那些火災(zāi)頻發(fā)的地區(qū)，火已經(jīng)成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)不可或缺的元素之一。就像大禹治水一樣，堵不如疏，人們?cè)噲D通過人為控制火情的發(fā)生來維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的健康。

南非的山龍眼科植物靠火燒打開果實(shí)，釋放種子來繁殖，但幼苗的成功生長(zhǎng)與火的季節(jié)性、規(guī)模及火災(zāi)前后的氣候條件很敏感。火后的潮濕環(huán)境更有利于種子發(fā)芽，而幼苗期間的長(zhǎng)期干旱則容易造成死亡。因此，通過人為點(diǎn)火讓火災(zāi)出現(xiàn)在雨季之前更有利于群落的健康管理。

在我國也有人為用火保護(hù)生物多樣性的案例。人工干預(yù)的火燒已被用在國家一級(jí)保護(hù)植物攀枝花蘇鐵Cycas panzhihuaensis的保護(hù)上。利用火燒不僅可以控制灌叢生長(zhǎng)，減少其對(duì)攀枝花蘇鐵的遮擋，還能燒死一部分害蟲，減輕其為害程度。此外，人工干預(yù)的火燒可以清除林下的堆積物，避免堆積物累積太多而引發(fā)大規(guī)模、不可控的火災(zāi)。

人工干預(yù)的火燒不僅有助于保護(hù)植物，也在野生動(dòng)物的保護(hù)中有應(yīng)用價(jià)值。例如，計(jì)劃性火燒可以有效增加草本植物的多樣性和生物量，降低木本植物的高度，為梅花鹿的采食提供更多選擇。利用計(jì)劃性火燒創(chuàng)建各種類型生境的鑲嵌分布，對(duì)梅花鹿的生存和繁衍是相當(dāng)有利的。

為什么我們還要注重森林防火？

由上所述，植物對(duì)火的適應(yīng)可謂是八仙過海各顯神通。有人會(huì)想到：既然植物能夠適應(yīng)火，而且火是增進(jìn)生物多樣性的原因之一，那么對(duì)森林火災(zāi)是否可以放任不管了呢？

答案當(dāng)然是否定的。

耐火植物如今的適應(yīng)性特征是在與周期性火災(zāi)長(zhǎng)期共存的過程中產(chǎn)生的，而并不是所有森林都生活在這樣的環(huán)境中。過猶不及，超過限定規(guī)模的火災(zāi)會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性打擊。特別是近年來的氣候變化和人類活動(dòng)使山火發(fā)生更加頻繁，森林植物正面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)。