植物在人类生活中占据着非常重要的地位,它们的功能非常多,除了提供氧气之外,植物可以食用、药用、观赏,还可以为人类提供衣服布料、木材等。
然而有的植物居然可以防火,它就是山茶科木荷属的木荷(Schima superba),因花状似荷花而得名,也叫荷木、荷树,有“和睦”之谐音。木荷形态优美,四季常绿,不仅因为颜值高常被用作景观植物,还是森林防火的明星物种。
是的,你没看错,植物也可以用来防火!
木荷的花(图片来源:中国植物志)
Part.1
特派植物消防员——木荷
近年来,由于极端的高温天气,森林自燃和山火现象频发,森林山火不仅对森林资源造成严重损失,还给当地生态环境造成了严重的破坏。2019年澳大利亚新南威尔士州的山火燃烧了近7个月,造成约10亿野生动物丧命,2500多间房屋和1170万公顷土地被烧毁。
营造生物防火隔离带是一种可节省大量人力资金的有效预防山火发生的方法,木荷正是一种可用于营造生物防火隔离带的优秀树种。当面对熊熊燃烧的烈火时,成排的木荷直面火海,用其直达天际的躯干挡住不断蔓延的火焰,宛若一堵高大的防火墙。
木荷(图片来源:中国植物志)
Part.2
木荷究竟有何过人之处?
影响植物着火温度的主要因素为植物体内含水量和油脂含量。木荷的鲜叶含水量高(接近50%),较高的含水量在水分挥发时需要更多的热量,从而可以降低自身的燃烧温度。同时木荷体内的油脂成分,如粗脂肪等助燃性组分含量低,这使得它们的燃烧热相对较低,不易燃烧。因此,较之其它植物,木荷更容易躲避火灾,同时也能减缓森林火灾的蔓延。
木荷的低易燃性还得益于它是一种充满“忧患意识”的植物,关于木荷在不同季节树干储水变化的研究中发现,木荷在干季会储存更多的水,妥妥的“手中有粮,心中不慌”。
此外,木荷的地表抗火性较好,木荷生长的地方通常土壤含水量高,这种高水分含量也会增加落叶腐烂的速度,减少枯枝落叶等可燃物的堆积。而且随着年龄增长,木荷的耐火性也越来越强,果然“姜还是老的辣”!
因此,建造木荷防火隔离带可以有效阻挡森林火势蔓延,木荷也喜提植物“灭火器”的名号!
木荷(图片来源:中国植物志)
除了木荷外,常用的植物“灭火器”还有落叶松。落叶松具有厚厚的树皮,很难被火烧透。即便树干被烧伤,落叶松也可以通过分泌棕色透明的树脂来防止病菌、害虫等侵入。其叶片含水量高达60%,燃烧热和木荷一样低,使得落叶松同样具备不易燃烧的特点。同时,落叶松的根生长迅速、分蘖能力强,可阻碍林下的杂草和其它灌木的生长,减少林下可燃物的出现。目前,落叶松作为低易燃性植物已运用于东北的大部分林区的生物防火中。
落叶松(图片来源:Wikipedia)
此外,研究表明,我们生活中常见的芦荟也不怕火。科研人员发现芦荟的枯叶极不易燃烧,枯叶死而不落,当发生火灾时,有枯叶覆盖保护的芦荟往往可以成功“渡劫”,存活下来。
Part.3
植物界也有“芳心纵火犯”?
有植物“灭火器”,自然就有植物“纵火犯”。有澳洲“王者之树”的桉树,它与澳大利亚频发的大火脱不了干系。桉树是桃金娘科下的桉属植物的统称。澳大利亚的森林中80%都是桉树,由于树皮中含有大量油分,桉树的可燃性极高。
不仅如此,每年桉树最外层的树皮都会枯萎脱落堆积在根部(脱落的树叶和树皮中含有酚类化合物、桉树脑等抑制微生物生长的物质,堆积的枯枝落叶不易被分解,妥妥的燃料),当夏季气温达到40℃时就会自燃,从而引发大火。其中桉属中的蓝桉(Eucalyptus globulus)更是有“汽油树”的称号。
桉树是傻了吗?别人躲都躲不及,它为何要“火上浇油”呢?
蓝桉(图片来源:Wikipedia)
原来,桉树的树干笔直挺拔,树冠稀疏,这样当火灾发生时,高高在上的树冠可以避免火苗攀爬。同时,坚硬厚实的树皮也能经得住烈火的烘烤。最重要的是,桉树的树皮下藏着有坚硬外壳的种子,大火带来的高温正好能让种子外壳爆裂,得以快速萌发。
一场山火,就是一场生命“洗牌”,桉树紧紧抓住了这趟种群更新的“火”车,通过借助林火来达到“长自己火焰,灭他人威风”。科学研究也表明火在植物可燃性的演变中发挥重要作用,易发生火灾生态系统中的植物物种往往比非易火灾生态系统中的物种更易燃。
植物“纵火犯”除了桉树之外,还有怕热不怕冷的岩蔷薇。看起来人畜无害的岩蔷薇,它的枝叶中可分泌大量油脂,当其种子快成熟时,枝叶中的油脂储量更是接近饱和,一旦外界温度超过32℃,岩蔷薇就开始自燃。“心机”的岩蔷薇在“自杀”的同时,还不忘把周边的植物一同带上,这样它有防火层的种子就获得了更广阔的生存空间。
岩蔷薇(图片来源:Wikipedia)
由此可以看出,那些“行凶纵火”的植物“纵火犯”,常常有不怕火的种子或需要借助火才能萌发的种子,比如山龙眼的种子经过山火洗礼后,种子的外壳才能打开。这大概是它们可以肆无忌惮“纵火”的原因所在!
Part.4
结语
不管是植物“灭火器”还是“纵火犯”,这些看似稀奇古怪的操作,其实都是植物为了更好地适应生存环境所不断做出的努力!
参考文献:
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, 张健, 杨婉身, 廖薇, & 汪金刚. (2017). 气相色谱-质谱法分析巨桉叶的挥发性化感成分. 四川农业大学学报, 24(01), 51-54.
张宏伟, & 张伟. (2001). 浅谈落叶松的防火性能. 黑龙江林业, (4), 22-22.
张萍, 周志春, 金国庆, 吴云生, & 范辉华. (2005). 木荷种源鲜叶抑燃和助燃性化学组分的差异 3 3. 林业科学研究, 18(1), 80-83.
出品:科普中国
作者:刘洋(中科院武汉植物园)
编辑:孙晨宇
监制:中国科普博览
文章仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场
本文首发于中国科普博览(kepubolan)
转载请注明公众号出处
转载注明出处 未经授权不得转载
转载授权、合作、投稿事宜,联系webmaster@kepu.net.cn