森林火灾对森林有哪些好处?

撰文 / 方舟子

前几天,我们一家子去爬山,经过了一片桂叶漆树林。这种美国南加州特有的植物之所以叫这个名称,是因为它的叶子展开了就像是月桂的叶子,其实二者的亲缘关系很远,是不同科的植物。桂叶漆树的叶子从中间往上卷起来,就像一个个的墨西哥玉米卷。我摘下一片叶子,闻到一股芳香,问我女儿:“知不知道它的叶子为什么这么厚?”女儿说:“是不是为了防止水分蒸发?”

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是的。南加州的气候属于半干燥地中海型气候,一年的降水集中在温暖的冬天下几场雨,夏天几乎天天万里无云、阳光灿烂。国内有的书说这叫做“雨热不同期”,不适合植物生长。而实际上,南加州有着极其丰富的植物多样性,光是圣地亚哥就有两千四百多种维管植物(包括蕨类植物和种子植物),是美国所有的郡当中植物种类最多的。南加州和与之相连的墨西哥下加利福尼亚有世界上别的地方没有的海岸鼠尾草灌丛和查帕拉尔群落这两种特殊的植物群落,桂叶漆树就是这两种群落、特别是查帕拉尔群落的重要组成部分。查帕拉尔是西班牙语 chaparral 的音译,原来意思是“矮常绿栎树”,用来指加州常绿硬叶灌木丛这个特殊的植物群落。

要成为这个群落的一员,就必须适应干旱的环境,度过干燥的夏天,熬到有雨的冬天。它们的叶子是硬的,因为里面含有木质素,这样叶子就不会因为脱水而枯萎。它们的叶子往往比较小,表面积因此也小,减少了水分的丧失。它们的叶子是竖起来的,或者像桂叶漆树一样是卷起来的,减少了被阳光照射的面积。它们的叶子比较厚,上面覆盖着一层蜡或树脂,避免水分的蒸发。而且,它们往往含有挥发性油(因此散发着香气),其作用也是为了避免水分蒸发。

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但是即便如此,它们的叶子和茎还是比较干燥的,再加上树脂、挥发性油都是易燃物,遇到火很容易燃烧。要燃烧首先要有火源。自然界也有火源,例如火山爆发,更常见的是闪电。所以,即使没有人为纵火或失火,查帕拉尔群落也时不时地会被闪电击中,迅速地燃烧起来。这种天然野火通常发生在夏天。如果一片查帕拉尔群落生长的时间很长了,例如有几十年了,长得非常密集,积累了很多枯枝落叶,也就有了特别多的燃料,燃烧的时间也就会很长,甚至烧上几个月。桂叶漆树林尤其容易燃烧。有人测量过,在几种查帕拉尔群落的植物中,桂叶漆树积累下的枯枝落叶是最多的。

不管怎样,植物地上的茎、叶最后烧光或基本烧光了。桂叶漆树受损尤其严重,往往百分之百被烧光。然而被烧掉的只是地上的部分。桂叶漆树还有地下部分:地下茎和根。它的根扎得很深,能够深入地下十几米。它的地下茎非常粗大,直径能够达到 1 米左右。桂叶漆树把光合作用产生的淀粉储存在地下茎和根里,一旦地面部分被火烧掉了,这些储存的淀粉就开始为发芽提供养料。在火烧过的十几天后,大约 1/4 的地下茎就会长出新芽,灰烬为它们提供了肥料,让它们快速生长。在几个月后,冬天的雨水降临的时候,所有的地下茎都已发芽,而那些发芽早的,这时候已长到 1 米多高了。

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可见桂叶漆树并没有被烧死,而是获得了新生。而且还产生了新的一代。新的一代当然是来自种子。每年夏天桂叶漆树会开出像丁香一样的小白花,然后结出一种红色的小核果,果实里是坚硬的种子。种子要么掉到母树下,要么被吃果实的动物传播到其他地方。但是种子的外壳太坚硬了,它们没法自己发芽。要发芽需要火的帮助,在高温下种子外壳被烤裂,水才能渗进去,种子才能发芽。实验表明,桂叶漆树种子发芽的最佳温度是 95~115℃。在自然界,要达到这样高的温度,只有等来野火,有时候一等就是几十年甚至更长时间。在每棵桂叶漆树下的土壤里,都密密麻麻地隐藏着历年生产的种子,它们休眠着,等着野火把它们唤醒。

在大火过后种子才发芽,有着很好的生存优势,因为地面的植物都烧光了,新苗才能接触到阳光和雨水,茁壮成长。查帕拉尔群落的一个特点是长得非常密集,树下难见阳光,如果不经火烧,即使有种子发芽,也没法成长。所以桂叶漆树不仅不怕火,而且欢迎火,没有火,它们的下一代不会发芽、成长。桂叶漆树那些易燃的特点,也许不完全是防止水分蒸发的副产物,而是为了把火“勾引”来而进化出来的。有人研究过,桂叶漆树叶子的分布很适合把火引到树干,真正是引火烧身。

并不只是桂叶漆树才不怕火甚至欢迎火。查帕拉尔群落的其他植物也有类似的特点,它们或者会在大火烧过之后由地下茎发芽,或者它们的种子要在火或烟的刺激下才能发芽,或者像桂叶漆树一样二者兼而有之。还有的植物以更为奇特的方式来适应火。例如加州有一种叫主教松的松树,它结出的松果里种子是密封着的,这样经过了很多年后,遇到了野火,火把树烧死了,把松果烧焦了,里面的种子才掉出来,掉到了灰烬覆盖的土壤里,开始发芽。

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对火的适应性才得以产生如此奇特又多样化的查帕拉尔群落植物。例如,和桂叶漆树不同,野火烧过后加州丁香就被完全烧死了,只有种子留下,它们的种子同样需要经过火的烧烤才能发芽,为了等到大火,其种子能在地下休眠几百年。每一次大火来临,对加州丁香就是一次快速的自然选择,而且加州丁香很容易杂交,在经历了二三十次野火之后,就可能出现一个杂交新物种。经过了无数次野火,才产生了如此多种类的加州丁香:多达五十多种。类似的还有熊果,多达上百种。

如果没有野火,加州丁香、熊果都可以生存很多年。但是有的查帕拉尔群落植物是一年生的,它们只在野火之后发芽、开花、结种子,然后死亡,只剩下种子在地下休眠,等着下一次野火。它们被称为火追随者,例如火罂粟,每次野火之后,很快就能看到满山遍野的火罂粟,开着红色或橙色的花,然后就消失了,其实地下满是新结出的种子,等着野火产生的烟来唤醒它们。

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人们常常把火当成植物的敌人,却不知道火也有对植物有利的一面。火能够烧掉多年的枯枝落叶以制造肥料,能够烧掉密集的灌木、草丛,让阳光照射到地面,能够烧掉病菌、害虫,控制病害、虫害,还能让植物获得新生。但是在以前,美国护林员对野火采取的是零容忍政策,哪怕是由闪电引起的天然野火,也要迅速将其扑灭。然而野火是不可能永远不发生的,一旦发生,累积多年的“燃料”烧起来,后果会更为严重。而在南加州,由于过度开发,人们就在查帕拉尔群落旁边居住、生活、工作,经常发生人为的纵火、失火。和天然野火通常发生在夏天不同,人为野火通常发生在秋天,秋风肆虐,火势凶猛,难以控制,所以近年来加州的野火经常大得成为世界新闻。

查帕拉尔群落虽然对野火有一定的适应性,但是也是有限度的。如果野火持续的时间太长、火势太猛、温度太高,地下茎也会被烧焦,没法发出新芽。如果野火发生得太频繁,例如十几年就来一次,上一次的野火之后,查帕拉尔群落还没有恢复,就再来一次野火,那么查帕拉尔群落就会消失,而被入侵的荒草代替,变成了草地。随着南加州人口越来越多、气候变暖,南加州的野火越来越频繁,越来越凶猛,已经与野火共生数百万年的查帕拉尔群落却怕起火来,正在逐渐消失。

本文发表于《科学世界》2018 年 11 期

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