環境與生態

生態中不可或缺之火

人類在積極發展森林火災預測系統的同時,也應該認識森林火災的生態意義。

撰文/姜保真

環境與生態

生態中不可或缺之火

人類在積極發展森林火災預測系統的同時,也應該認識森林火災的生態意義。

撰文/姜保真


火災在自然界是一個生態現象,它本身原無所謂「好」或「壞」,但有時還是重要的助益因子(是「好」事)。許多林木樹種的種子或果實掉落後,埋藏在地表枯枝落葉中不易萌芽,要等待一場林火,使種子迸出,同時林火也清光了地表既有的植物,使萌芽的小樹苗有生長空間。我們稱這類樹種為「陽性樹種」,台灣二葉松就是一個例子,它在森林中扮演的角色是先驅樹種,也就是在大規模火災發生後,最先進駐火場的木本植物。台灣二葉松的毬果落地後,假使林地發生火災,毬果的硬殼首先可以提供種子保障,接著在高溫中燒烤而張裂,種子迸出,落地生根發芽。這時火場地面倖存的植物不多,恰好提供台灣二葉松擴張的機會。這就是為何我們經常會看見大面積二葉松純林的原因。


先驅樹種共同的特性是種子生命力長、萌芽率高、初期生長快速,這些生物特性有助於它們與其他植物競爭時搶得先機。但是陽性先驅樹種的壽命較短,隨後就將舞台讓給偏陰性的次生樹種。這種從火災導致陽性與陰性樹種先後接替的輪迴過程,就是森林演替。這樣的演替過程循環發生,我們才認為這是健康的森林生態系。但這並不是說對於森林火災,完全不須進行人為干涉。


上一堂生態學的課


全球林業界對於森林火災的生態意義觀察最密切的一次經驗,是發生於1980年的美國華盛頓州聖海倫火山爆發,那次火山爆發的熔漿吞沒了大面積林地,原先茂盛的林木都成了焦黑孤立木。火山爆發停息後,美國社會對於聖海倫火山的火場處理有兩派意見:一派是主張森林火災既是自然現象,火場善後工作也應該交給自然去處理;另一派主張是認為自然的過程是緩慢的,應該進行人工造林復舊。兩派爭論不休,後來「人工造林派」佔了上風,因為火災毀壞的林地大部份屬於私有林,其中又以威爾豪舍公司的林地最多。威爾豪舍是世界最大的林業公司,總部就在華盛頓州。威爾豪舍公司提議在火山口附近保存一塊土地不動,同時捐贈一間火山紀念館,其餘地區則進行復舊造林。


我曾經在2005年帶領中興大學學生赴美國華盛頓州參訪,上聖海倫火山的路程中,沿途盡是高大挺立的林木,鬱鬱蒼蒼,與一般天然林的景觀毫無二致。若不是威爾豪舍公司人員解說,不敢相信沿途所見都是人工林,而且是林務人員當年在火山灰上挖洞栽植的苗木!到了火山口附近眺望,當地仍然是一片荒漠,可以說是寸草不生。自然固然能夠復舊,但是過程是緩慢的,這樣的對比強烈而且明顯。


威爾豪舍公司的人員對我們說:「聖海倫火山爆發給我們上了一堂生態學。」他說的「上了一堂生態學」指的是看見了演替經過,實證了生態系的運作其實是動態歷程,而不是靜態的。傳統的生態學把某一個階段的森林視為巔峰的靜態現象,視林火為不當的「干擾」因子,認為火災發生過後,林地的植物種演替應該是走回「極盛相」(靜態)那個階段。聖海倫火山爆發事件顛覆了這個成見(偏見),使我們對於動態循環的生態系統有更深入認識。在動態過程中,林火自然不再被視做負面因子。


高山森林火災社會學


根據農委會林務局的記錄,台灣森林平均一年發生25次火災,時間以1~4月居多,多數火災的燃燒面積在10公頃以下。依據林務局的說法,「台灣地區的森林火災,絕大部份是引火燒墾、吸菸不慎等人為因素引起的。」這個官方說法沒有講出來的是,其實有一些森林火災的成因是「蓄意縱火」。這個現象與美國的森林野火多半是自然發生的背景不同。


台灣高山地區不但有盜伐林木,還有濫墾林地:墾民開闢林地栽種蔬菜或果樹,開墾過程中燃燒倒木落葉就有可能引起火災。這些果園菜園危害高山地區水土保持,自然就成了取締對象。若是林務局嚴格執法,墾民就會被移送法辦。這時常有民意代表介入陳情,希望多寬容一些時間,或是說應當有配套措施、輔導機制等。然而最後如果還是上了法院,很可能接著就來一起不知所以的大火,巧合得令人懷疑是縱火洩憤。高山森林大火即使懷疑是人為縱火,通常也難以抓到元兇嫌犯,這可說是台灣森林火災的社會學吧。


台灣山脈的地形高聳,高山森林火災不但難以預防,一旦發生也難以搶救。森林救火隊甚至常是搭直升機載運水袋空投滅火。秋冬季節天乾物燥,加上風勢助陣,森林大火發生後,從西部向中央山脈上方延燒,一直要燒到陵線──也就是越過中央山脈下到東部,通常這個時候火勢才會自然趨緩,如果適逢下雨,才能順利撲滅火災。


台灣雖然有森林火災,但是當局的著重點多在「救火」,即使是事前的預防也著力不多。旅客去森林遊樂區遊覽,偶爾可見高聳的瞭望台,居高臨下的視野很開闊,但過去瞭望台其實是巡山人員用來監視火災的。這樣的預警功能當然比較緩慢,萬一發生火災,能爭取到的前置作業時間不多,因此國外林業界才會發展火災發生機率的預警模式研究。


利用電腦預防森林火災


火災發生及發展的預警模式,主要是企圖掌握火災成因的一個重要因子──燃料,森林火災的最大燃料庫就是森林本身。林地活著的立木及死亡堆積的倒木與枯枝落葉,構成了最大的燃料來源。研究人員將電腦模式區分為兩大區塊:預測火災發生機率及火災蔓延機率。首先是蒐集林地結構數據資料諸如:倒木性質與數量、樹幹枝條特徵、地形、氣候、大氣濕度等,這些因子可以判斷火災發生機率;一旦火災發生後,還要研判火災的蔓延速率,這時就要蒐集更多數據,例如風速與風向、地表坡度、每日氣候,以及預期救火成效(到達火場時間、人員工具數量、滅火方式)。台灣的國有林區也會在林道立牌標示今日火災風險,依據的就是當日氣溫與濕度,這其實就是最簡單的預估模式。


除了數據資料,最重要的就是模式本身。模式的因子不只有大氣溫度與濕度,不同機構也可能發展出不同的模式。有些模式可以互補(你的參數因子是我的模式沒有納入的),也有一些模式彼此競爭,因為模式本身的數值方程式不一樣。


話說回來,發展電腦模擬模式來預測林火生成及蔓延機率,其實正是當前生態學發展的趨勢──大量依賴數理(統計學)及電腦模擬,不再是「跑野外」而已。這顛覆了傳統森林學者的形象,現在的林業科學工作者,除了登山越嶺,可能還要坐在電腦螢光幕前面對數字與圖表好幾個鐘頭。我常對學生說:「大自然是把它的奧秘隱藏在數字裡的。」如果不能處理數字,恐怕就不能勝任今日的林業或是野外生物學工作。


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