从松果到霍比特人洞穴,模仿自然可以帮助人类适应野火

借鉴适应火灾的树木和动物可以减少加州致命火灾的影响

2018年11月13日星期二,美国加利福尼亚州天堂镇的营地大火期间,冒着烟的地面升起烟雾。

在加州已经创纪录的火灾季中,两场大火再次给该州的社区带来了毁灭性打击。“营地大火”是加州历史上最致命、最具破坏性的野火,在数小时内摧毁了北部城镇天堂镇,与此同时,“伍尔西大火”的火焰肆虐了南部海滩飞地马里布。这两场大火共烧毁了超过 20 万英亩的土地,造成至少 66 人死亡,数十人失踪。

唐纳德·特朗普总统将责任归咎于他认为不足的森林管理措施。火灾专家迅速反驳说,尽管过去几十年的灭火策略使一些森林变得更加茂密(导致更大、更热的火灾),但当前野火中有不同的因素在起作用。炎热的夏季过后,干燥、多风的天气以及植被的易燃性质——伍尔西大火中的草和灌木,以及营地大火中的混合物——为火灾的爆炸性性质奠定了基础。科学家们还指出,气候变化影响了加州旱季的延长,并助长了更炎热的夏季,从而进一步使植物干燥。

然而,近年来野火造成如此巨大灾难的最大原因之一是西部人口向易发生火灾的荒野地区扩张——专家称之为荒野-城市交界区 (WUI)。爱达荷大学的火灾研究员 Alistair Smith 认为,正是在这些前线社区中,可以通过仿生学或模仿自然做出重大改变来降低火灾风险。例如,他说,科学家可以从黄松树的球果在受热时张开的方式中找到灵感;这可能有助于创造以类似方式对热做出反应的材料——在这种情况下,使其具有抗火性。《大众科学》与史密斯谈到了人们对野火的态度是如何变化的;社区目前是如何毫无准备的;以及他和他的同事在 11 月 5 日发表在 Nature Ecology & Evolution 上的一篇论文中讨论的关于社会如何向自然学习如何与火共存的想法。


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[以下是采访的编辑稿。]

社区在哪些方面对野火毫无准备?

大约 10、20 年前,社会科学家称之为“接受问题”,即人们不接受火灾会发生——因为他们认为,“哦,它可以被击败,它可以被阻止。” 现在一些科学家认为我们已经克服了这个问题——但我认为它仍然在某种程度上存在。对于飓风,比如卡特里娜飓风等等,人们普遍接受,“好吧,它可能在未来 10 到 20 年内不会发生——但它发生。” 我们在地震方面也遇到了同样的情况。因此,我们按照规范建造,以保护我们免受“它会发生,我们只是不知道何时”的事件的影响。我们在火灾方面还没有做到这一点。我认为他们在加利福尼亚州正在接近这一点,他们开始意识到,“哦,它会发生的。我不知道什么时候——可能是今年或明年——但它会发生的。” 因此,我们需要做的是开始让人制定防火建筑规范。人们真正需要开始思考的超越建筑规范的事情之一是疏散计划。我们有飓风疏散计划,我们有海啸疏散计划——但我们没有野火疏散计划。

我们可以从自然界学习哪些方法来保护社区?

黄松是经典案例。它的球果利用热量发芽。在我看来,材料科学是这里的主要前进方向,因为聚合物科学近年来一直在蓬勃发展。实际上,一个很好的例子是《大众科学》 11 月刊。您有 Sid Perkins 关于创造防水和防火人造木材的文章。这就是前进的方向——如果我们能拥有对热做出反应的聚合物,并使其硬化或改变其某些特性,以便当余烬落在其上时,它会形成不可燃的表面。我一直喜欢这样的想法,你可以把聚合物放在油漆桶里——然后你可以把它刷上去。我认为这是我们可以走的最好的具体仿生学路线。

我们在[仿生学]方面研究的其他想法是关于景观——我们如何设计城镇和城市。再次从观察自然通常在何处生存中学习,[植物和动物]在避难所中生存。通常这些避难所的特点是它们是难以接近的位置。

论文中关于景观的想法之一是建造地下结构。这个想法从何而来,它将如何帮助降低火灾风险?

那绝对是《指环王》——霍比特人洞穴。特别是电影中袋底洞的镜头,在那里你看到草覆盖在[住宅]顶部。这样做的好处是,如果你考虑半干旱系统或干旱系统——如稀树草原、草原、灌木丛——在这些系统中,火灾实际上移动得非常快,你可以故意在你的住宅上方制造少量矮草燃料,这将使火灾迅速掠过它。因此,你不仅将结构物置于地下,而且还操纵结构物上方的燃料,使其快速掠过你。

实施这些想法有哪些障碍?

我会说主要是经济因素,主要是在保险业方面。在 2017 年火灾季之前,如果你与保险业人士交谈,他们会告诉你,“哦,火灾在我们的投资组合中微不足道。” 我认为现在情况已经发生了变化。鉴于过去几年加州的情况,这一定是保险业面临的一个更大的问题。我认为这将推动对这些材料和与火共存的方法的大量开发,因为他们不能再忽视它了。

显然,像建筑规范这样的事情——那是地缘政治格局。加州无论如何都喜欢在很多这类事情上带头,所以我怀疑他们会在制定防火建筑规范和疏散计划方面带头。我认为他们现在必须这样做。而且,希望它能逐渐 распространиться 到全国其他地区。

您希望在这一领域进行哪些未来的研究?

我一直感兴趣的事情之一是,我们是否可以创造一种外涂层,本质上?所以有点像聚合物方法,但又有些不同——你把它涂在结构的外部表面,当它加热时,它会硬化或任何东西,然后在火灾过后它可以剥落。这与高含水植物如何在火灾中生存非常相似。例如,长叶松:它们在组织周围基本上有盔甲——火可以直接穿过它们,它们仍然存活,因为重要的部分受到了保护。我认为,如果我们只是在结构周围创建我们自己的盔甲,我认为我们就有机会真正与火共存。

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 大众科学, 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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