森林里的秘密

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  “菌根网络”能耐大
  森林里的树木通过根毛网络和丝状真菌相互连接,交换着养分和信息。最新的研究显示,这套互联网式的网络颇有能耐。说起来也许令人不可思议,一棵树的相当一部分养分竟然是其他树供给的。
  这个秘密是瑞士巴塞尔大学的塔米尔·克莱因和他的研究团体偶然发现的,当时他们正在做一项野外试验。为了弄清楚云杉如何在高大气二氧化碳浓度下生活,研究人员连续5年利用高过瑞士森林树冠层的45米高吊车,将二氧化碳用泵注入5棵挪威云杉树内。这些气体包含一种特定同位素,它们可以帮助研究人员追踪碳的路径。跟克莱因研究团体预料的一样,云杉通过光合作用吸收了一些碳。然而它们并没有独自享用,而是把近40%的碳留在了附近的山毛榉、落叶松和松树的根系里。
  众所周知,树木的成长依靠空气里的二氧化碳、阳光和水合成的糖分,但很少有人知道树木能给自己制造碳,同时还会和“邻居”分享。而且碳不仅仅是从一棵树流到其他更需要碳的树上,还是个你来我往的双向过程。克莱因的计算表明,一公顷的森林每年就有280千克的碳通过土壤交换出去,相当于森林总的碳摄取量的4%。在碳流动的过程中,真菌起到了作用。菌根的生长需要碳,因此帮助了树与树之间的碳交换。
  此项发现描绘了一幅新的画面:全球树木和地下真菌结成搭档,为它们提供从大气中吸收的碳,以换取诸如氮、磷等很难获得的营养物质。事实证明,森林之间的联系要比此前认为的紧密很多。这些菌根真菌形成了一个在树木之间,甚至是不同树种之间运送碳的地下管道,这一隐藏的碳“高速公路”对于森林应对干旱和其他破坏性事件至关重要。
  森林中的树木和它们的菌根真菌联系得如此紧密,每一棵树不是一个单独的个体,几乎组成了一个共享资源的集体。对于这个由生长在植物根部内以及其周围的真菌菌丝组成的“菌根网络”,有人根据“万维网”将其戏称为“木维网”。森林的树木之间早就通过根部相互搭建成了“互联网 物联网”,而且一点也不亚于目前人类的“互联网 物联网”,在某些方面甚至还要更强更好。与此同时,这些真菌也孕育着人们熟悉和喜爱的蘑菇。
  菌根是特定的真菌与特定植物的根系形成的共生联合体。在植物的幼苗时期,真菌侵入幼苗的表皮层,获得生长发育所必需的养料。作为回报,真菌用自己宽广的菌丝网络大大提高植物吸收水和矿物质的能力。菌丝提供的吸收表面积远远超过树根根须本身,植物则起到了调节和储存的作用,从而促进了双方的生长。事实上,真菌的菌根网络远比预期的复杂,已成为树木之间的交流通道。
  研究证实,菌根可以在植物受到昆虫或病原攻击的时候向其他植物发出警告,也可以向周围的同种或者异种植物输送必需的养料。菌根能够把磷酸盐和氮质从濒死的同种植物转移到健康的植物里,甚至可以向周围与植物竞争资源的其他植物传送意为“滚开”的有毒物质。有了忠诚又霸道的菌根,植物怎能不慷慨回报呢!
  晚上打盹养精神
  在人类的生命中,三分之一的时间是在睡觉中度过的。研究发现,树木在晚上也要打盹儿。树木是否要睡觉,主要看如何定义睡觉。它们在晚上确实会放松它们的枝桠,这就相当于人在打呼噜。
  早在1880年,著名博物学者查尔斯·达尔文就探讨过关于植物睡觉这件很有趣的事情。他和儿子在合著的《植物的运动力》中指出,植物茎叶的夜间运动看起来就好似在睡觉一般,可很少有人会把动物和植物的睡眠真正联系在一起。天黑之后花瓣呈现出似睡的卷曲状态,叶子也会变化。瑞典植物学家卡尔·林奈發现,花卉即使在暗室中也能盛开和凋谢。此后,很多研究人员也发现植物的叶子和刺在黑暗中会发生微小的变化。然而所有的研究涉及到的仅仅是小型盆栽植物,而不包含树木。
  为了弄清楚树木晚上睡不睡觉,来自奥地利、芬兰和匈牙利的生物学家组成的一个研究团队首次运用激光测量了两棵垂枝桦在晚间的表现,其中一棵在芬兰森林里,另一棵长于澳大利亚。生物学家们认真地选择时间和环境,以便使监测结果尽可能准确。他们把日子定在9月秋分,地球绝大部分地区这一天24小时昼夜均分,各12小时。从晚间开始,经过黎明,一直到早间才结束。他们在干燥无风的环境里用激光红外线扫描仪照射树木的各个部分,每一部分的照射时间不到一秒,只需要几分钟就可以记录整棵树在晚上的活动。然后把扫描的数百万个数据编写到细节图谱里。研究发现,尽管远隔千里,这两棵垂枝桦表现类似。在晚间时分,它们的树枝和叶子就会下垂;而在日出到达前的几个小时,会垂到最低点;当清晨来临时,树枝和树叶则又上扬到原来的位置。
  研究结果表明,整棵树都会在晚上下垂,因此树枝树叶也会聋拉着脑袋。但是树的下垂幅度并不是很大,一棵5米高的树最多也就垂下10厘米而已。目前,还不知道到底是升起的太阳“唤醒”了树木,让它们变得活跃起来,还是树木有其自身的循环节奏。但是有些树木在太阳出来之前就已经上扬至白天的位置,很可能是受到自身生物钟的支配。
  这项研究首次使用激光来精确测量晚间野生树木树叶的运动情况,为观察植物活动背后的过程提供了一个独特视角。这些由地面激光扫描仪所获得的数据高度可靠,对于研究果园或森林里的树木来说极具有效性。大部分生物在白天和夜晚都有自身的循环节律,园丁都知道,有些植物在早晨开花,有些树木则在晚上关闭叶片。
  这次研究没有解释树枝和树叶在晚上下垂的原因,这种现象还可能源自于树木的紧张以及树木内部水压的变化。
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