認識巨杉,為抵禦火災而生的“超級樹”

巨大的紅杉樹與火災共同進化,但人類正在破壞這種微妙的平衡

A man hiking beneath giant Sequoia trees.

當“灰熊巨人”在如今的約塞米蒂國家公園破土而出時,羅馬共和國離建立還有近兩個世紀,佛教的興起至少還要一個多世紀,而秘魯南部納斯卡線條的巨型地畫還要再過大約200年才會出現。

據估計,這棵巨杉樹齡約2700年(甚至可能更老),是世界上最古老的樹木之一,是一種卓越的紅杉物種的雄偉標本,它們進化出了抵禦週期性席捲其環境的火焰的能力。其中一些樹木可以長到300多英尺高(大約相當於30層樓的高度),寬度達數十英尺,是世界上最龐大的樹木,也是地球上最大的生物之一。

巨杉僅分佈在加利福尼亞州內華達山脈西坡的約73個樹林中,從太浩國家森林到加利福尼亞州貝克斯菲爾德東北部的巨杉國家紀念碑。亞伯拉罕·林肯總統於1864年首次將“灰熊巨人”和馬裡波薩林的其他巨杉劃為聯邦保護區,比美國第一個國家公園的建立早八年。


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2021年,在紅杉國家公園,運營部主管喬恩·華萊士查看了用結構包裹保護免受火災侵害的歷史悠久的巨杉“謝爾曼將軍”。數百名消防員正在努力保護幾片巨杉林,警告說,這些巨大的古樹面臨著失控大火的威脅。圖片來源:加里·卡贊吉安/法新社透過蓋蒂圖片社

馬裡波薩林最近受到了沃什伯恩大火的威脅,這場火災於7月7日開始,已經燒燬了超過4000英畝的森林。到目前為止,馬裡波薩樹木已經逃脫了在2020年城堡大火中被燒焦的巨杉國家紀念碑的另一片紅杉林——奧爾德克里克林的命運。火災最嚴重地區的幾乎所有樹木都喪生了——導致所有現存巨杉的10%到14%損失。人們擔心,隨著氣溫上升和幾十年來的滅火措施導致樹枝、樹葉和其他燃料堆積,野火愈演愈烈,更多的參天巨木可能會遭遇同樣的命運。

為了更多地瞭解這些非凡的美國象徵,以及自然資源保護主義者和其他人如何努力更好地保護它們,《大眾科學》採訪了非營利組織拯救紅杉聯盟的首席專案官保羅·林戈爾德。

[以下為採訪的編輯稿。]

巨杉是如何長得如此巨大的?

這仍然是一個尚未完全解答的問題。但我們當然知道,像它們的近親海岸紅杉一樣,這些樹木已經適應了非常有效地吸取水分並將水分輸送到高高的樹冠。它們的細胞結構似乎經過了專門的調整,可以將水輸送到如此高度。但我認為,它們的復原能力也是如此——它們已經適應了在氣候影響和乾旱和野火等威脅中生存下來——這使得它們能夠比大多數與其共存的樹木生長更長的時間。

此外,它們的樹皮具有特殊的適應性,這是一種天然的絕緣體——非常厚實且纖維狀的樹皮,在一些最大的樹木中可以達到兩英尺厚——這是一種完美的絕緣體。它們是超級樹。這種樹皮使它們能夠承受火災的影響,而其他樹木通常無法承受。我認為,這種適應性使它們達到了現在的程度。

它們還透過哪些其他方式來適應與火共存?

樹冠的高度,樹枝的高度,也是這種適應的一部分。面對該環境中發生的自然火災,通常火焰不會蔓延到樹冠中。

我認為,它們適應和生存的關鍵還在於,它們已經適應了在火災多發的環境中重新播種、重新繁衍和再生。巨杉的球果是漿果狀的,這意味著只有在受熱的情況下,它們才會開啟並釋放種子。在正常情況下,地面火災會引發這些球果釋放種子,同時為巨杉提供裸露的礦質土壤苗床。這些[種子]如果落在土壤上的枯枝落葉層上,則不會長得很好——而且通常不會存活——。如果沒有它們可以開始深入並獲得儲存在那裡的水分的礦質土壤,它們就無法承受內華達山脈夏季的乾燥。

氣候變化如何影響這些樹木?

首先,我們正在經歷更長時間的長期乾旱。由於多種原因,這已經是一個巨大的挑戰。我認為第一個原因是,由於這些樹林中沒有自然的樹木稀疏,水分減少——以及對水分的競爭加劇。除此之外,無論競爭情況或我們所處的燃料堆積情況如何,乾旱本身對巨杉來說都是一個挑戰。有研究表明,在夏季一些非常非常嚴重的乾旱時期,巨杉的葉子出現了一些枯死現象——不足以殺死樹木,但足以表明樹木現在肯定承受著壓力。毫無疑問,即使是那些歷史上在過去幾千年裡經受住乾旱的樹木,現在也肯定因長期乾旱而承受著壓力。

然後,這種壓力加劇了環境中出現的其他壓力:例如,我們現在看到樹皮甲蟲種群爆炸式增長。原本無壓力、健壯且能夠承受一定程度的昆蟲攻擊的樹木,由於壓力過大而成為這些昆蟲的受害者——而且由於甲蟲種群的數量要大得多。

我們如何保護巨杉免受我們現在看到的更頻繁和更強烈的野火侵害?

我認為首先要記住的是,巨杉林——在內華達山脈景觀中只佔很小一部分——存在於整個內華達山脈森林中存在的燃料堆積這一相同挑戰的更廣泛背景下。我認為我們看到的大多數野火都是在樹林外開始的。[拯救紅杉聯盟]當然專注於保護巨杉林。但這都引出了我們的一個結論,即我們不能僅僅透過在樹林內部開展工作來實現對樹林的有效保護。我們已經減少了一些樹林中的燃料量。我們不僅需要在樹林本身,而且在環繞樹林的緩衝區域進行清理,以確保鄰近的火災不會蔓延到已經為低強度地面火災做好準備的樹林的樹冠中。

我們現在面臨的最大挑戰是,地表上的燃料堆積非常嚴重,當這些野火開始時,它們變得完全無法控制。我們去年就看到了這一點——第一次,我們看到一場火災蔓延到內華達山脈的山頂,並向下進入太浩湖。我們看到了一些前所未有的事件,至少在我們的歷史和記憶中是這樣。我認為,挑戰在於,你有這些無法控制的火災,它們燃燒得非常劇烈,以至於當它們穿過巨杉林時,它們會摧毀樹林中大量本來能夠承受火災的大型巨杉。

然後,我們擔心的另一件事是型別轉變,以及最近的一些火災中[被擊中的]巨杉的死亡率為100%。因此,如果沒有一些積極的措施,透過種植或重新播種和澆水來重新引入幼苗,我們將看到巨杉林轉變為灌木叢和其他物種——因為火災太熱了,不僅殺死了站立的樹木,還殺死了所有準備重新建立種群的種子和球果。

當火災迫在眉睫時,我們能做些什麼來保護樹木嗎?

是的,事實上,[火災管理人員]在火災蔓延時在奧爾德克里克林做了一些這樣的事情,他們現在在馬裡波薩林也在這樣做——那就是地面的噴水系統。我認為人們通常認為它們是在樹上,但實際上是為了保持森林地面溼潤,這確實可以有效降低火災蔓延過這些區域時的嚴重程度。

我知道去年[火災管理人員]正在對他們想要確保使用箔絕緣體保護的較大的、命名的君主樹[指樹林中最大的個體]進行包裹。他們今年在馬裡波薩林沒有這樣做,但他們確實包裹了那裡的建築物以保護它們。但我所聽到的是,他們現在擔心用這種材料包裹樹木可能會產生不利影響,就像把箔紙蓋在要放入烤箱的砂鍋上一樣,它實際上可能會將一些熱量反射回樹木。

當我第一次看到樹木被包裹起來[去年]時,我有點困惑,因為據我所知,對老齡巨杉的威脅不是地面火災;而是樹冠火災。如果你看到一場火災正在穿過樹林,而你正在包裹樹木,你基本上是在把創可貼貼在不需要它的地方。

我們想要保護這些物種的部分原因在於它們獨特的宏偉壯麗,而且即使在照片中,也很難傳達它們有多麼巨大。

我覺得你真的需要親自體驗一下,才能充分感受到那種敬畏之情。 這也是我喜歡巨型紅杉和海岸紅杉的原因——它們存在於如此不同的環境中。 在海岸紅杉森林中,你可以深入森林,走上好幾英里,體驗到這些大型樹木在景觀中呈現出的連貫一致的模式。 而巨型紅杉則存在於非常偏遠、通常非常隱蔽的樹林中,你可能只是繞過一個彎,突然就發現到了另一個世界。 我就是喜歡那種驚喜感。

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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