野火的悖论

美国西部正在燃烧。我们能找到一种方法来防止森林火灾而不使其恶化吗？

西方正在燃烧。

在落基山脉以西干燥、广阔的地区，野火一直是生活中的一个事实，但最近几十年，这种间歇性的现象已经成为一种常规的灾难。2017年，一名少年燃放烟花引发的鹰溪大火席卷了哥伦比亚峡谷，烧毁了5万英亩土地，并在波特兰落下了灰烬。去年，加州的坎普大火摧毁了天堂镇，造成86人死亡，数千座建筑被毁，造成的损失估计达160亿美元。今年，“地狱”卷土重来：强大的“迪亚波罗”和“圣安娜”风煽起了加利福尼亚州的金凯德、蒂克、盖蒂和易山火，促使大规模疏散，并使救援人员达到了临界点。火灾的风险变得如此之大，以至于PG&E连续数天切断了数百万用户的电力供应，以防止被切断的输电线路引发新的输电线路。到11月，美国有超过400万英亩的森林被大火吞噬。

亚伦·拉米雷斯（Aaron Ramirez）教授[生物环境研究2018 -]对西部野火的可怕强度并不感到惊讶，他研究气候变化、干旱和火灾如何相互作用，以塑造21世纪的森林生态。他说，几十年来，联邦政府推行了一项错误的遏制森林火灾的威博体育，这一威博体育在某些情况下实际上使森林火灾更加严重。

美国的灭火故事始于19世纪末，当时大规模的森林火灾污染了流域，威胁到商业木材的供应。作为回应，美国林务局决定扑灭任何和所有的野火——逻辑是，如果你阻止小火灾，那么就不会发生更大的火灾。

拉米雷斯说，实际上，“火灾是这些生态系统的自然组成部分，抑制火灾可能会对森林的健康和恢复能力产生可怕的后果。”从历史上看，雷击经常会引起大火，烧毁林下植被——森林中最接近地面的部分——但不会杀死在大火中幸存下来的大树。在喀斯喀特山脉东侧和西侧干燥、低海拔地区的“干燥森林”尤其如此。不幸的是，在这些森林里扑灭小火灾会造成茂密的林下植被，被随时可能燃烧的灌木和小树所堵塞。林下植被越厚，越有可能引发一场毁灭性的、高强度的野火，甚至摧毁最古老、最高的树木。

这种小火灾的循环使森林恢复活力并防止灾难性火灾的现象并不普遍。有些森林，比如太平洋附近被雨水浸透的山区的沿海雨林，可能会在没有自然火灾的情况下存活一千年。但是，当你拿俄勒冈州东部的一片森林，历史上每7到14年燃烧一次，再加上一个世纪的灭火，再加上迅速变暖的气候，你就把它变成了相当于定时炸弹的树木。

五名威博体育的学生戴着头盔，在一棵北红橡树上的攀爬绳索上晃来晃去，这棵橡树就在豪瑟图书馆和《迷失悖论》附近。这些学生不是为了毕业而拿到最后的体育学分；他们是生物学专业的学生，学习如何爬树进行树冠研究——从森林的上游收集数据的技术。

树冠研究是里德生物系引以为豪的传统。1989年的生物学家Steve Sillett是该领域的先驱，他与David Dalton教授（生物学1987 -）一起撰写了道格拉斯杉树的毕业论文。若干年后，道尔顿的另一位学生，98届的伊丽莎（古尔德）艾森德拉，为了完成她的毕业论文，爬上了老道格拉斯冷杉树。

对拉米雷斯来说，树冠研究是他对森林生态学兴趣的自然产物。2015年获得加州大学伯克利分校综合生物学博士学位后，他与美国地质调查局、大自然保护协会和野生动物保护协会合作，在内华达山脉森林中从事追踪气候变化、干旱和火灾之间关系的博士后研究。

当他搬到波特兰，亲眼目睹了太平洋西北部生长的巨大树木时，他知道他需要一些新的技术来从这些木质巨人中提取样本。他说：“在一片由250英尺高的道格拉斯冷杉树主导的森林里散步，你会意识到这个地方有多特别。”“以及为其他森林类型开发的技术如何不起作用！”

拉米雷斯教授和他的学生采用了一种被称为“转化生态学”的方法来进行科学研究。正如他所解释的那样，转化生态学“是一个过程，是一门科学，它将有一天可能使用并受益于你的工作的人纳入其中。”对于他的研究来说，这意味着与自然资源管理者和其他试图保护我们森林的人合作。

例如，去年，19岁的Indra Boving与大自然保护协会合作完成了她的论文，该协会致力于通过重新引入更频繁的火灾来管理俄勒冈州东部的森林，以防止灾难性火灾并恢复这些森林的自然恢复能力。他们的技术是通过砍掉那些聚集在“遗产树”（最大最古老的树）树冠下的小树和灌木来减少林下植被。该机构与美国林务局和当地部落社区合作，在雨季故意放火焚烧森林，以清除林下植被，威博体育传统树木一些喘息的空间。

在她的论文中，因陀罗研究了这些故意的火灾是如何影响树木的水力功能的——它们从根部转移水分来滋养叶子的能力。她使用了来自不同地块的样本——有些被削薄了，有些被烧毁了，有些被遗弃了——来看看哪种策略能培育出最健康、最有弹性的树木。

威博体育的生物学家也在研究预测野火影响的方法，而不需要实际设置野火。为此，拉米雷斯和他的学生们制造了一种巧妙的树烤面包机9000，这是一种可回收的实验室烤箱，他们用它来加热树枝，模拟火灾的效果。他们用树烤面包机进行的实验使他们能够更好地预测火灾对森林的影响。

他们还设计了BioBasecamp，这是一个独一无二的移动实验室，可以让威博体育的学生在偏远的野外地点进行新颖的研究。从一辆Airstream Basecamp拖车开始，拉米雷斯安装了太阳能电池板和一组令人印象深刻的锂离子电池，为在现场进行关键测量（甚至是进行实验）所需的所有实验室设备供电，而不必每次需要通过显微镜观察或测量植物茎部的水流速率时都赶回校园。他说：“我对BioBasecamp的希望是，它能让学生们放开自己的创造力，设计出基于实地的项目，这些项目对其他人来说即使不是不可能，也是很难复制的。”

在10月的一个星期一的黑暗中，黎明前的几个小时，阿里尔·帕特森（Ariel Patterson）的20人驱车5小时从波特兰出发，前往俄勒冈州南部的Sycan Marsh保护区，那里距离克拉马斯瀑布（Klamath Falls）东北约1小时车程。“太美了，”她说。“这里只有绵延数英里的森林，黄松和黑松。”

那些树是她来赛肯的原因。她的论文将以因陀罗的论文为基础，通过观察松树和周围土壤的样本，这些土壤中含有丰富的细菌、真菌和原生动物群落，它们与树木保持着复杂的共生关系。阿里尔用一个消毒过的勺子从离树底不同深度和距离的地方收集土壤样本。回到实验室，她将从样本中提取DNA，建立一个更大的菌落，供她研究。

采集树木样本比较棘手：她爬上梯子，从经历过烧伤的树上收集树枝，仔细选择从相同高度发芽的树枝，长度为15厘米，大部分是直的，然后把它们放在袋子里，以确保它们不会变干。之后，回到实验室，她将让它们经受不同程度的模拟干旱。这些模拟将显示树木的液压系统如何对气候变化造成的日益普遍的干旱压力作出反应。

拉米雷斯对他的研究的热情激发了他的学生承担一些令人难以置信的项目。19岁的爱德华·朱（Edward Zhu）爬到了200多英尺高的道格拉斯冷杉树的顶端，以验证一个假设，即森林中最高的树木最容易受到气候变化的影响。如果这是真的，那么在一个更温暖、更干燥的未来，现在太平洋西北地区的巨型树木可能更难茁壮成长。

爱德华看着波特兰市边界的鲍威尔巴特自然公园里的道格拉斯冷杉树。他比较了平均高度的树（大约100英尺高）和最高的树（超过200英尺高），看看两者是否更容易受到干旱的影响。这需要爬到树的顶端，剪下树枝带回实验室，让它们经受模拟干旱的条件。他发现，最高的树确实对干旱的影响更敏感。这些信息与波特兰公园和娱乐中心共享，拉米雷斯和学生们目前正在努力弄清楚这对波特兰城市森林的未来意味着什么。

20岁的Maia Shideler正在开发一些方法，使用地衣作为原始森林健康状况的指标，这是大自然保护协会目前在华盛顿西南部的埃尔斯沃斯溪保护区进行的一项更大的实验的一部分，该实验旨在找出如何使遭受严重砍伐的森林恢复原始森林中发现的一些重要品质。

普尔纳·波斯特·莱昂和克莱尔·布莱斯正在研究生活在人类附近如何改变城市树木的生理机能。具体来说，他们正在研究城市热岛和空气污染等因素如何影响城市树木的用水，并将其与沙河峡谷中更多的天然森林进行比较。

拉米雷斯还教授一门名为“树叶景观”的野外森林生态学和自然历史课程，让学生们进入野外，了解太平洋西北部的壮丽树木。学生们也做一些独立的生态转化项目，比如在阿什兰周围的森林里种植抗水疱锈病的糖松幼苗。本学期，学生们正在为大自然保护协会管理的一片森林制定自己的科学管理方案。学生们提出的建议将由环境保护协会执行——从他们标记要移除的树木到他们建议使用火的方式。

展望未来，拉米雷斯希望威博体育的环境研究项目能有助于更深入地了解干旱和野火的复杂循环，并及时播下变化的种子。

Alejandro Chávez住在伯克利，他在科技部门远程工作，骑自行车四处寻找清凉的啤酒和有趣的食物。

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