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        樹(shù)聯(lián)網(wǎng):森林的智慧

        2022-05-30 20:24:04薛里
        小讀者之友 2022年11期
        關(guān)鍵詞:蘇珊娜母樹(shù)花旗

        薛里

        科學(xué)家發(fā)現(xiàn),森林的地下存在一個(gè)由真菌和樹(shù)根組成的樹(shù)聯(lián)網(wǎng)。森林中的樹(shù)木通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流和互動(dòng),形成了一個(gè)相互聯(lián)系的生動(dòng)社會(huì)。

        森林中的地下“互聯(lián)網(wǎng)”

        互聯(lián)網(wǎng)可以說(shuō)是20世紀(jì)人類最偉大的科技發(fā)明之一。覆蓋全球的互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ),它具有傳遞性、自由性、實(shí)時(shí)性、交換性、共享性和開(kāi)放性的特點(diǎn),使人們的生活和工作方式發(fā)生了翻天覆地的變化。

        令人難以置信的是,自然界中其實(shí)早已存在堪比互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò),那就是森林中的樹(shù)聯(lián)網(wǎng)。

        我們知道,有很多動(dòng)物是群居動(dòng)物,它們的進(jìn)食、捕獵、睡眠、遷移等行為,都以集體為單位進(jìn)行,它們相互關(guān)照、相互協(xié)助,如螞蟻、蜜蜂、金絲猴、大象、虎鯨等。植物則不然,我們通常認(rèn)為植物都是“個(gè)體戶”,它們會(huì)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)獲取盡可能多的資源,以提高自己的適應(yīng)能力。事實(shí)上,雖然植物之間的確存在競(jìng)爭(zhēng),但是,植物的生長(zhǎng)不是簡(jiǎn)單地依靠競(jìng)爭(zhēng)。森林中的眾多樹(shù)木以非常復(fù)雜的方式進(jìn)行交易、合作和互動(dòng),形成了一個(gè)有凝聚力的整體社會(huì)。

        加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的森林生態(tài)學(xué)教授蘇珊娜·西瑪?shù)?,花費(fèi)了30年時(shí)間對(duì)森林進(jìn)行研究。她發(fā)現(xiàn)森林中絕大多數(shù)植物的根部遍布著一種絲狀真菌,這些真菌組成了如同互聯(lián)網(wǎng)一樣的地下網(wǎng)絡(luò)。森林中的樹(shù)木通過(guò)這種真菌網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“交談”,并運(yùn)送水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),甚至可以對(duì)即將來(lái)臨的威脅進(jìn)行預(yù)警。蘇珊娜將該網(wǎng)絡(luò)稱為“樹(shù)聯(lián)網(wǎng)”,這一突破傳統(tǒng)的觀點(diǎn)如今已被廣泛接受。

        蘇珊娜的研究表明,這種樹(shù)聯(lián)網(wǎng)就像一個(gè)超級(jí)大腦,樹(shù)木可以借助樹(shù)聯(lián)網(wǎng)交流信息,識(shí)別并養(yǎng)育它們的后代,老樹(shù)還能將自己的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)傳遞給幼苗。她還發(fā)現(xiàn),樹(shù)木很“聰明”,它們可以改變自己的行為,并且能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境進(jìn)而生存下來(lái)。

        在樹(shù)聯(lián)網(wǎng)中,植物與真菌是互惠主義者。這些復(fù)雜的共生網(wǎng)絡(luò)就像人類的神經(jīng)和社會(huì)網(wǎng)絡(luò),甚至在各個(gè)中心節(jié)點(diǎn)擁有管理信息流的母樹(shù),進(jìn)行內(nèi)部聯(lián)系,幫助眾多樹(shù)木抵御疾病、共同生存。

        森林的“群聊”

        蘇珊娜曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn):她種了80棵樹(shù),品種包括紙皮樺和花旗松。她用塑料袋包裹住樹(shù)木,然后分別向包裹紙皮樺和花旗松的塑料袋中注入了含有放射性碳-14和穩(wěn)定性碳-13的二氧化碳?xì)怏w,用來(lái)驗(yàn)證這兩種樹(shù)之間是否有交流。

        在這些樹(shù)木通過(guò)光合作用吸收二氧化碳之后,蘇珊娜將塑料袋去掉,利用蓋革計(jì)數(shù)器在樹(shù)葉旁邊進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)出的碳-14和碳-13的流向表明,紙皮樺和花旗松之間的交流是雙向的。而且在不同的季節(jié),紙皮樺和花旗松之間的碳傳遞量是不一樣的。在夏天,紙皮樺向花旗松輸送的碳比較多,特別是當(dāng)花旗松接受不到陽(yáng)光照射時(shí)更為明顯。在秋冬季節(jié),當(dāng)紙皮樺的樹(shù)葉掉光的時(shí)候,花旗松還在生長(zhǎng),它向紙皮樺輸送的碳就比較多。這說(shuō)明兩種樹(shù)其實(shí)是互相依賴的,它們之間不僅有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,還有合作關(guān)系。在紙皮樺和花旗松的交流“語(yǔ)言”中,除了碳元素,還有氮元素和磷元素等其他化學(xué)物質(zhì)。

        這種地下的互惠共生現(xiàn)象是通過(guò)菌根網(wǎng)絡(luò)(也就是蘇珊娜所稱的“樹(shù)聯(lián)網(wǎng)”)實(shí)現(xiàn)的。菌根是指土壤中某些真菌與植物根的共生體。菌根的主要作用是擴(kuò)大根系吸收面,增強(qiáng)對(duì)植物根毛吸收范圍外的元素(特別是磷)的吸收能力。真菌菌絲體既向根周土壤擴(kuò)展,又與寄主植物組織相通,一方面從寄主植物中吸收糖類等有機(jī)物質(zhì)作為自己的營(yíng)養(yǎng),另一方面又從土壤中吸收養(yǎng)分、水分供給植物。

        樹(shù)聯(lián)網(wǎng)中的母樹(shù)

        樹(shù)聯(lián)網(wǎng)無(wú)比密集,1平方米地面下的菌絲連起來(lái)有幾百千米長(zhǎng)。不僅如此,菌絲與森林中其他的個(gè)體都有聯(lián)系。這種聯(lián)系不僅僅在單一種類中存在,也存在于不同種類的植物(如紙皮樺和花旗松)之間,它的工作原理就像互聯(lián)網(wǎng)一樣。

        樹(shù)聯(lián)網(wǎng)中也有節(jié)點(diǎn)和鏈接。蘇珊娜提取了一片花旗松森林中樹(shù)木和真菌的DNA短序列,制作了一幅圖。通過(guò)這幅圖,我們發(fā)現(xiàn)在一片森林中,一棵母樹(shù)可以和幾百棵樹(shù)建立聯(lián)系。

        蘇珊娜使用同位素示蹤劑檢測(cè)發(fā)現(xiàn),母樹(shù)會(huì)將自己多余的碳元素通過(guò)樹(shù)聯(lián)網(wǎng)傳遞給幼苗,這種方式可以增加幼苗的存活率。

        在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,蘇珊娜將母樹(shù)和它的幼苗以及一些陌生的幼苗種在一起。她發(fā)現(xiàn),母樹(shù)會(huì)通過(guò)更大的樹(shù)聯(lián)網(wǎng)覆蓋自己的幼苗所在的區(qū)域,為它們送去更多的碳。現(xiàn)在人們?nèi)圆磺宄笜?shù)是如何通過(guò)樹(shù)聯(lián)網(wǎng)識(shí)別自己的“孩子”的,猜測(cè)某些化學(xué)物質(zhì)在其中可能發(fā)揮了重要作用。因?yàn)楫?dāng)幼苗通過(guò)這些樹(shù)聯(lián)網(wǎng)與母樹(shù)或它們的“兄弟姐妹”聯(lián)系時(shí),研究人員檢測(cè)到的反應(yīng)比它們與陌生樹(shù)木聯(lián)系時(shí)要顯著得多。這種親情聯(lián)系改變了幼苗的生根行為,也改變了它們的化學(xué)成分、營(yíng)養(yǎng)和它們對(duì)疾病的反應(yīng)。

        母樹(shù)對(duì)整個(gè)森林群落的福祉至關(guān)重要。它們是樹(shù)木交流、感知和傳承的中心,它們哺育自己的后代,并提供信息,幫助一代又一代的樹(shù)木生存下來(lái)。

        樹(shù)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)森林的理解,說(shuō)明自然選擇的結(jié)果不僅僅是競(jìng)爭(zhēng),更涉及許多不同類型的相互作用和物種與環(huán)境之間的關(guān)系。

        (雷霆摘自《科學(xué)畫(huà)報(bào)·新知版》,有刪改)

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