美国干旱如何影响树木并增加火灾风险

Dead palm trees are seen near the beaches of the Salton Sea, as California faces its worst drought since 1977, in Salton City, California, U.S
Over 129 million trees died as a consequence of a severe drought in the last decade in California.Image: REUTERS/Aude Guerrucci
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  • 美国和加利福尼亚的极端热浪正导致许多树木死亡,即使是已适应当地气候的本土树木也不例外。

  • 由于这些枯死、干燥的状况会增加火灾风险,消防人员一直在密切关注这些区域。

  • 干旱期间,树木无法进行维管水分运输(即将水分从根部输送到叶片);这一过程对其生存至关重要。

  • 两位专家撰文指出,我们需要找到减少温室气体排放的方法,否则这一问题可能会进一步恶化。

与人类一样,树木在炎热干燥的日子里需要水分才能生存,而在极端高温和干燥条件下,它们只能存活很短的时间。

在长期干旱和极端热浪期间,正如美国西部所经历的那样,即使是已适应当地气候的本土树木也可能开始死亡。

亚利桑那州中部和北部近几个月来一直在目睹这一现象。长期干旱及由此引发的水分胁迫促成了多达30%的杜松死亡,据美国林务局称。在加利福尼亚州,超过1.29亿棵树木在过去十年因严重干旱而死亡,留下了极易燃烧的干木材,可能助长未来的野火。

消防人员目前正密切关注这些区域以及其他出现枯死或垂死树木的地区,因为又一个极度干燥的年份加剧了火灾风险。

危险的干旱日益增多。Image: 图表:The Conversation/CC-BY-ND 来源:Drought Monitor

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干旱期间树木会发生什么?

树木通过将水分从根部输送到叶片来维持生存,这一过程称为维管水分运输。

水分通过被称为管胞或导管的小型圆柱形输导组织运输,这些组织彼此相连。干旱会减少树木可获得的水量,从而扰乱水分运输。随着空气和土壤中的水分减少,植物的维管系统中可能形成气泡,产生栓塞,阻断水分的流动。

在干燥炎热的时期,树木可获得的水分越少,这些输水管道中形成栓塞的可能性就越高。如果树木无法将水分输送到叶片,它就无法存活。

经染色的黄松幼苗横截面,显示了水分运输组织和导管。Image: Raquel Partelli Feltrin

一些树种比其他树种更能抵抗栓塞。这正是为何在21世纪初的干旱期间,美国西南部死亡的皮翁松比杜松多得多——杜松的抗性要强得多。

干旱胁迫还会削弱树木,使其易受树皮甲虫侵害。在2012至2015年内华达山脉的干旱期间,近90%的黄松死亡,主要原因是西部松树皮甲虫的侵害。

火灾损害加干旱也会削弱树木

尽管火灾对易发火灾的森林有益,可以控制其密度并维持其健康,但我们的研究表明,处于干旱胁迫下的树木更容易因火灾而死亡。干旱期间,树木用于隔热和降温以抵御火灾的水分减少。它们的碳水化合物(树木的“食物”)产量也可能在干旱期间下降,这使它们变得更加虚弱,导致它们更难从火灾损害中恢复。

在火灾中树干受损的树木也在之后几年中存活的可能性更低,前提是随后出现干旱。树木出现火疤后,其维管输导组织在疤痕周围的水分运输功能往往会下降。维管组织的创伤性损伤还可能降低树木对栓塞的抵抗力。

因此,被烧毁的树木更容易因干旱而死亡;而处于干旱中的树木更容易因火灾而死亡。

荒野地区的燃烧会造成一系列长期问题。Image: The Conversation/CC-BY-ND 来源:National Interagency Coordination Center

这对未来的森林意味着什么?

西部森林的树木一直在以惊人的速度死亡。过去二十年间,干旱、高温、病虫害和火灾是其原因。随着持续的温室气体排放使地球变暖并加剧水分流失,干旱的频率、持续时间和强度不断增加,研究表明美国及世界大部分地区很可能将目睹更广泛的树木死亡。

人们关注的是干旱和火灾模式的变化将对更远的未来森林产生何种影响仍不太明确,但若干观察结果或许能提供一些启示。

有证据表明,美国西部部分地区正出现从森林向灌丛或草原的转变。在同一地区频繁发生火灾会加剧这一转变。当干旱或火灾单独导致部分树木死亡时,森林通常能够再生,但在大规模死亡或严重火灾之后,森林需要多长时间才能恢复到火灾或干旱前的状态,目前尚不清楚。

过去十年间,美国西部经历了千余年来最严重的干旱,包括西南部和加利福尼亚州在内的地区。一项最新研究发现,落基山脉中部的亚高山森林现在比过去至少2000年更容易发生火灾。

如果温室气体排放不发生变化,气温将持续上升,并且严重的干旱胁迫和火险日将因此增加。

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