從松果到霍位元人洞穴,模仿自然可以幫助人類適應野火

借鑑適應火災的樹木和動物可以減少加州致命火災的影響

2018年11月13日星期二,美國加利福尼亞州天堂鎮的營地大火期間,冒著煙的地面升起煙霧。

在加州已經創紀錄的火災季中,兩場大火再次給該州的社群帶來了毀滅性打擊。“營地大火”是加州歷史上最致命、最具破壞性的野火,在數小時內摧毀了北部城鎮天堂鎮,與此同時,“伍爾西大火”的火焰肆虐了南部海灘飛地馬里布。這兩場大火共燒燬了超過 20 萬英畝的土地,造成至少 66 人死亡,數十人失蹤。

唐納德·特朗普總統將責任歸咎於他認為不足的森林管理措施。火災專家迅速反駁說,儘管過去幾十年的滅火策略使一些森林變得更加茂密(導致更大、更熱的火災),但當前野火中有不同的因素在起作用。炎熱的夏季過後,乾燥、多風的天氣以及植被的易燃性質——伍爾西大火中的草和灌木,以及營地大火中的混合物——為火災的爆炸性性質奠定了基礎。科學家們還指出,氣候變化影響了加州旱季的延長,並助長了更炎熱的夏季,從而進一步使植物乾燥。

然而,近年來野火造成如此巨大災難的最大原因之一是西部人口向易發生火災的荒野地區擴張——專家稱之為荒野-城市交界區 (WUI)。愛達荷大學的火災研究員 Alistair Smith 認為,正是在這些前線社群中,可以透過仿生學或模仿自然做出重大改變來降低火災風險。例如,他說,科學家可以從黃松樹的球果在受熱時張開的方式中找到靈感;這可能有助於創造以類似方式對熱做出反應的材料——在這種情況下,使其具有抗火性。《大眾科學》與史密斯談到了人們對野火的態度是如何變化的;社群目前是如何毫無準備的;以及他和他的同事在 11 月 5 日發表在 Nature Ecology & Evolution 上的一篇論文中討論的關於社會如何向自然學習如何與火共存的想法。


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[以下是採訪的編輯稿。]

社群在哪些方面對野火毫無準備?

大約 10、20 年前,社會科學家稱之為“接受問題”,即人們不接受火災會發生——因為他們認為,“哦,它可以被擊敗,它可以被阻止。” 現在一些科學家認為我們已經克服了這個問題——但我認為它仍然在某種程度上存在。對於颶風,比如卡特里娜颶風等等,人們普遍接受,“好吧,它可能在未來 10 到 20 年內不會發生——但它發生。” 我們在地震方面也遇到了同樣的情況。因此,我們按照規範建造,以保護我們免受“它會發生,我們只是不知道何時”的事件的影響。我們在火災方面還沒有做到這一點。我認為他們在加利福尼亞州正在接近這一點,他們開始意識到,“哦,它會發生的。我不知道什麼時候——可能是今年或明年——但它會發生的。” 因此,我們需要做的是開始讓人制定防火建築規範。人們真正需要開始思考的超越建築規範的事情之一是疏散計劃。我們有颶風疏散計劃,我們有海嘯疏散計劃——但我們沒有野火疏散計劃。

我們可以從自然界學習哪些方法來保護社群?

黃松是經典案例。它的球果利用熱量發芽。在我看來,材料科學是這裡的主要前進方向,因為聚合物科學近年來一直在蓬勃發展。實際上,一個很好的例子是《大眾科學》 11 月刊。您有 Sid Perkins 關於創造防水和防火人造木材的文章。這就是前進的方向——如果我們能擁有對熱做出反應的聚合物,並使其硬化或改變其某些特性,以便當餘燼落在其上時,它會形成不可燃的表面。我一直喜歡這樣的想法,你可以把聚合物放在油漆桶裡——然後你可以把它刷上去。我認為這是我們可以走的最好的具體仿生學路線。

我們在[仿生學]方面研究的其他想法是關於景觀——我們如何設計城鎮和城市。再次從觀察自然通常在何處生存中學習,[植物和動物]在避難所中生存。通常這些避難所的特點是它們是難以接近的位置。

論文中關於景觀的想法之一是建造地下結構。這個想法從何而來,它將如何幫助降低火災風險?

那絕對是《指環王》——霍位元人洞穴。特別是電影中袋底洞的鏡頭,在那裡你看到草覆蓋在[住宅]頂部。這樣做的好處是,如果你考慮半乾旱系統或乾旱系統——如稀樹草原、草原、灌木叢——在這些系統中,火災實際上移動得非常快,你可以故意在你的住宅上方製造少量矮草燃料,這將使火災迅速掠過它。因此,你不僅將結構物置於地下,而且還操縱結構物上方的燃料,使其快速掠過你。

實施這些想法有哪些障礙?

我會說主要是經濟因素,主要是在保險業方面。在 2017 年火災季之前,如果你與保險業人士交談,他們會告訴你,“哦,火災在我們的投資組合中微不足道。” 我認為現在情況已經發生了變化。鑑於過去幾年加州的情況,這一定是保險業面臨的一個更大的問題。我認為這將推動對這些材料和與火共存的方法的大量開發,因為他們不能再忽視它了。

顯然,像建築規範這樣的事情——那是地緣政治格局。加州無論如何都喜歡在很多這類事情上帶頭,所以我懷疑他們會在制定防火建築規範和疏散計劃方面帶頭。我認為他們現在必須這樣做。而且,希望它能逐漸 распространиться 到全國其他地區。

您希望在這一領域進行哪些未來的研究?

我一直感興趣的事情之一是,我們是否可以創造一種外塗層,本質上?所以有點像聚合物方法,但又有些不同——你把它塗在結構的外部表面,當它加熱時,它會硬化或任何東西,然後在火災過後它可以剝落。這與高含水植物如何在火災中生存非常相似。例如,長葉松:它們在組織周圍基本上有盔甲——火可以直接穿過它們,它們仍然存活,因為重要的部分受到了保護。我認為,如果我們只是在結構周圍建立我們自己的盔甲,我認為我們就有機會真正與火共存。

Andrea Thompson is an associate editor covering the environment, energy and earth sciences. She has been covering these issues for 16 years. Prior to joining 大眾科學, she was a senior writer covering climate science at Climate Central and a reporter and editor at Live Science, where she primarily covered earth science and the environment. She has moderated panels, including as part of the United Nations Sustainable Development Media Zone, and appeared in radio and television interviews on major networks. She holds a graduate degree in science, health and environmental reporting from New York University, as well as a B.S. and an M.S. in atmospheric chemistry from the Georgia Institute of Technology. Follow Thompson on Bluesky @andreatweather.bsky.social

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