文·圖 ◎ 高建國(guó)

世界上最高的樹(shù)

文·圖 ◎ 高建國(guó)

當(dāng)人們面臨一株巨大無(wú)比的樹(shù)木，除了感嘆人自身的渺小外，還會(huì)被大自然的神奇與美妙徹底折服。俗話說(shuō)“大樹(shù)底下好乘涼”，大樹(shù)不僅給人們帶來(lái)物質(zhì)上的好處，還會(huì)強(qiáng)烈地影響著人們思考問(wèn)題的方式和觀看世界的角度。在很多國(guó)家或地區(qū)，人們甚至?xí)?duì)大樹(shù)頂禮膜拜，一方面表達(dá)敬畏之意，另一方面還用以祈求平安和來(lái)年的風(fēng)調(diào)雨順。但你知道世界上最高的樹(shù)有多高嗎？它們分布在哪里，千百年來(lái)又訴說(shuō)著怎樣的故事？大樹(shù)背后又有哪些科學(xué)知識(shí)和自然規(guī)律值得人們?nèi)ヌ剿鳎?/p>

最高的樹(shù)究竟有多高

任何植物，包括樹(shù)木都會(huì)不遺余力地優(yōu)先保障高生長(zhǎng)，因?yàn)檩^快的高生長(zhǎng)可以幫助樹(shù)木打敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，獲得樹(shù)冠上層充分的光照，擁有絕對(duì)高度優(yōu)勢(shì)的樹(shù)種傳播種子和果實(shí)的能力也較強(qiáng)。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的亞馬遜森林，有的樹(shù)木幼苗正是由于沒(méi)有得到充分的光照而無(wú)法更新。然而，“木秀于林，風(fēng)必摧之”，高生長(zhǎng)對(duì)樹(shù)木意味著高成本和必須付出某些代價(jià)，但在千萬(wàn)年的生存斗爭(zhēng)中樹(shù)木已經(jīng)可以巧妙地平衡效率與安全的關(guān)系，于是造就了樹(shù)高的參差不齊。那么，目前生存在地球上最高的樹(shù)有多高呢？

就目前人們所掌握的資料，世界上最高的樹(shù)是北美紅杉，生長(zhǎng)在風(fēng)光旖旎、陽(yáng)光雨水均較充足的加利福尼亞州，高達(dá)115.7米，相當(dāng)于40層樓的高度。第二高的樹(shù)是同樣分布在北美的花旗松，樹(shù)高為100.3米。有意思的是，世界上最高的裸子植物，如松樹(shù)和柏樹(shù)，基本上都在北美地區(qū)，而最高的被子植物，如桃金娘科的桉樹(shù)基本上都在澳大利亞。例如，第三高的杏仁桉為99.6米，分布在澳大利亞的塔斯馬尼亞島。就目前人們所知道的最高的樹(shù)，其中80米以上的29棵、70米以上的46棵，大部分生長(zhǎng)在北美和澳大利亞(見(jiàn)表1)。

外界生長(zhǎng)條件的限制：熱力適應(yīng)

圖片說(shuō)明

1. 世界第一高樹(shù)——北美紅杉

2. 世界第二高樹(shù)——花旗松

有研究表明，熱帶地區(qū)的樹(shù)普遍比其他地區(qū)的高。但通過(guò)對(duì)全球最高樹(shù)分布的分析我們知道，在北溫帶和南太平洋地區(qū)反而是最高的，這或許說(shuō)明了溫度不是決定樹(shù)高的唯一因素?？茖W(xué)家對(duì)70米以上的高樹(shù)的地理信息進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)它們的海拔從50米到1 750米不等，說(shuō)明高樹(shù)不一定非得生長(zhǎng)在地勢(shì)低的地方。有的樹(shù)分布在南半球，而有的在北半球，看樣子高樹(shù)選擇“落腳”的地方也不挑剔。那么，什么是影響樹(shù)木長(zhǎng)高的因素呢？

新南威爾士大學(xué)的摩爾等人發(fā)現(xiàn)，最潮濕月份的降雨量理論，能夠解釋全球平均最大樹(shù)高變異因素的25.6%，是影響樹(shù)木高生長(zhǎng)最顯著的一個(gè)氣候因子。同時(shí)他們也發(fā)現(xiàn)溫差波動(dòng)越小的地區(qū)樹(shù)長(zhǎng)得也越高，等溫性（Isothermality）理論能解釋樹(shù)高變異因素的22.2%。近期，芬蘭學(xué)者拉里亞瓦拉對(duì)全球最高的46棵樹(shù)分布特點(diǎn)進(jìn)行了研究，他發(fā)現(xiàn)世界上最高的樹(shù)分布的特征是：全年氣溫變化不大，介于7～15.4℃；大多數(shù)分布在近海100千米范圍內(nèi)，受到海洋氣候的影響較大，即年均溫溫差不大。他認(rèn)為高樹(shù)分布的這種規(guī)律符合生物熱能原理，這是能保障樹(shù)木達(dá)到最大的生長(zhǎng)高度的。

自身?xiàng)l件的限制因素：水分輸送

人們對(duì)高大樹(shù)木的崇敬之意是孜孜不倦探索其極限高度的源動(dòng)力。早在上個(gè)世紀(jì)90年代，美國(guó)科學(xué)家就提出了“水力限制假說(shuō)”來(lái)解釋樹(shù)木為什么不能無(wú)限制地長(zhǎng)高，即高生長(zhǎng)是有極限的，這個(gè)極限就是輸送水分的能力。樹(shù)木進(jìn)行光合作用同化碳的過(guò)程是必須要損失水分的，即蒸騰作用。蒸騰耗水需要樹(shù)木靠根從土壤吸收水分通過(guò)木質(zhì)部的導(dǎo)管運(yùn)送到冠層。這是一個(gè)需要克服水自身重力、導(dǎo)管阻力的生物物理過(guò)程，如果一種樹(shù)木輸送水分的能力越強(qiáng)，它往往就能長(zhǎng)得越高。但這個(gè)能力對(duì)于樹(shù)是有承受的極限的，如通過(guò)模型預(yù)測(cè)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)目前的全球最大樹(shù)高就是樹(shù)木輸水的極限，這個(gè)極限大概是120米，也就是人們目前所觀察到的最大樹(shù)高。

除了“水力限制假說(shuō)”，還有“碳饑餓假說(shuō)”解釋樹(shù)高的極限。如有人認(rèn)為樹(shù)木當(dāng)生長(zhǎng)到一定高度之后，其輸送有機(jī)物、礦質(zhì)養(yǎng)分的能力降低，而這限制了樹(shù)的生長(zhǎng)?？茖W(xué)家通過(guò)對(duì)不同高樹(shù)的凈光合測(cè)定發(fā)現(xiàn)，隨著樹(shù)木長(zhǎng)高，其合成有機(jī)物的能力降低，部分驗(yàn)證了這個(gè)假說(shuō)。但目前學(xué)界更認(rèn)同“水力限制假說(shuō)”，大家普遍認(rèn)為水才是樹(shù)木高生長(zhǎng)的限制因素。2008年在對(duì)花旗松極限生長(zhǎng)的研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)隨著樹(shù)高的增長(zhǎng)，導(dǎo)管上的紋孔(輸水用的管道)開(kāi)度越來(lái)越小，預(yù)測(cè)無(wú)法通過(guò)紋孔輸水的高度是109～138米，與花旗松樹(shù)高的歷史記錄100～127米十分接近。

葉茂一定根深嗎

有人或許認(rèn)為，越高的樹(shù)木其根也一定扎得越深吧？中國(guó)有個(gè)成語(yǔ)“根深葉茂”就是說(shuō)明基礎(chǔ)的重要性的。但反過(guò)來(lái)，對(duì)于我們的高樹(shù)就不成立了。如，雖然熱帶地區(qū)存在普遍較高的樹(shù)，但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們大部分的根卻分布在淺土層，如30厘米深的位置。筆者對(duì)南亞熱帶主要樹(shù)種的根深情況進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)它們大部分根分布不超過(guò)50厘米的土層。而世界上最高的樹(shù)——北美紅杉的根深據(jù)說(shuō)不超過(guò)半米，相比于110多米的樹(shù)干，簡(jiǎn)直有點(diǎn)“頭重腳輕”了。但它歷經(jīng)近2000年不倒的奧秘到底是什么？原來(lái)，北美紅杉的根雖然沒(méi)有扎得那么深，根的輻射面卻非常廣，有若干個(gè)足球場(chǎng)那么大，怪不得它可以悠哉千年、風(fēng)雨不摧呢！其實(shí)，深根性的植物主要分布在干旱與半干旱地區(qū)，生長(zhǎng)在這里的植物往往面臨著缺水的危險(xiǎn)，所以不得不把根伸向地下含水層。據(jù)查，世界上最大深根植物是分布在非洲喀拉哈里沙漠的牧羊樹(shù)（Bosciaalbitrunca）和一種相思樹(shù)種（Acaciaerioloba），其根深分別為68米和60米，而它們的最大樹(shù)高不超過(guò)10米和17米。

3. 世界第三高樹(shù)——杏仁桉

表1　世界上最高的樹(shù)TOP 10

高建國(guó) 博士，中國(guó)科學(xué)院華南植物園，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)、樹(shù)木生理學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)生理學(xué)方面的研究。