森林里的秘密

“菌根網(wǎng)絡(luò)”能耐大

森林里的樹木通過根毛網(wǎng)絡(luò)和絲狀真菌相互連接，交換著養(yǎng)分和信息。最新的研究顯示，這套互聯(lián)網(wǎng)式的網(wǎng)絡(luò)頗有能耐。說起來也許令人不可思議，一棵樹的相當(dāng)一部分養(yǎng)分竟然是其他樹供給的。

這個(gè)秘密是瑞士巴塞爾大學(xué)的塔米爾·克萊因和他的研究團(tuán)體偶然發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)他們正在做一項(xiàng)野外試驗(yàn)。為了弄清楚云杉如何在高大氣二氧化碳濃度下生活，研究人員連續(xù)5年利用高過瑞士森林樹冠層的45米高吊車，將二氧化碳用泵注入5棵挪威云杉樹內(nèi)。這些氣體包含一種特定同位素，它們可以幫助研究人員追蹤碳的路徑。跟克萊因研究團(tuán)體預(yù)料的一樣，云杉通過光合作用吸收了一些碳。然而它們并沒有獨(dú)自享用，而是把近40%的碳留在了附近的山毛櫸、落葉松和松樹的根系里。

眾所周知，樹木的成長依靠空氣里的二氧化碳、陽光和水合成的糖分，但很少有人知道樹木能給自己制造碳，同時(shí)還會(huì)和“鄰居”分享。而且碳不僅僅是從一棵樹流到其他更需要碳的樹上，還是個(gè)你來我往的雙向過程?？巳R因的計(jì)算表明，一公頃的森林每年就有280千克的碳通過土壤交換出去，相當(dāng)于森林總的碳攝取量的4%。在碳流動(dòng)的過程中，真菌起到了作用。菌根的生長需要碳，因此幫助了樹與樹之間的碳交換。

此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)描繪了一幅新的畫面：全球樹木和地下真菌結(jié)成搭檔，為它們提供從大氣中吸收的碳，以換取諸如氮、磷等很難獲得的營養(yǎng)物質(zhì)。事實(shí)證明，森林之間的聯(lián)系要比此前認(rèn)為的緊密很多。這些菌根真菌形成了一個(gè)在樹木之間，甚至是不同樹種之間運(yùn)送碳的地下管道，這一隱藏的碳“高速公路”對(duì)于森林應(yīng)對(duì)干旱和其他破壞性事件至關(guān)重要。

森林中的樹木和它們的菌根真菌聯(lián)系得如此緊密，每一棵樹不是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，幾乎組成了一個(gè)共享資源的集體。對(duì)于這個(gè)由生長在植物根部內(nèi)以及其周圍的真菌菌絲組成的“菌根網(wǎng)絡(luò)”，有人根據(jù)“萬維網(wǎng)”將其戲稱為“木維網(wǎng)”。森林的樹木之間早就通過根部相互搭建成了“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”，而且一點(diǎn)也不亞于目前人類的“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”，在某些方面甚至還要更強(qiáng)更好。與此同時(shí)，這些真菌也孕育著人們熟悉和喜愛的蘑菇。

菌根是特定的真菌與特定植物的根系形成的共生聯(lián)合體。在植物的幼苗時(shí)期，真菌侵入幼苗的表皮層，獲得生長發(fā)育所必需的養(yǎng)料。作為回報(bào)，真菌用自己寬廣的菌絲網(wǎng)絡(luò)大大提高植物吸收水和礦物質(zhì)的能力。菌絲提供的吸收表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過樹根根須本身，植物則起到了調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存的作用，從而促進(jìn)了雙方的生長。事實(shí)上，真菌的菌根網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)比預(yù)期的復(fù)雜，已成為樹木之間的交流通道。

研究證實(shí)，菌根可以在植物受到昆蟲或病原攻擊的時(shí)候向其他植物發(fā)出警告，也可以向周圍的同種或者異種植物輸送必需的養(yǎng)料。菌根能夠把磷酸鹽和氮質(zhì)從瀕死的同種植物轉(zhuǎn)移到健康的植物里，甚至可以向周圍與植物競爭資源的其他植物傳送意為“滾開”的有毒物質(zhì)。有了忠誠又霸道的菌根，植物怎能不慷慨回報(bào)呢！

晚上打盹養(yǎng)精神

在人類的生命中，三分之一的時(shí)間是在睡覺中度過的。研究發(fā)現(xiàn)，樹木在晚上也要打盹兒。樹木是否要睡覺，主要看如何定義睡覺。它們?cè)谕砩洗_實(shí)會(huì)放松它們的枝椏，這就相當(dāng)于人在打呼嚕。

早在1880年，著名博物學(xué)者查爾斯·達(dá)爾文就探討過關(guān)于植物睡覺這件很有趣的事情。他和兒子在合著的《植物的運(yùn)動(dòng)力》中指出，植物莖葉的夜間運(yùn)動(dòng)看起來就好似在睡覺一般，可很少有人會(huì)把動(dòng)物和植物的睡眠真正聯(lián)系在一起。天黑之后花瓣呈現(xiàn)出似睡的卷曲狀態(tài)，葉子也會(huì)變化。瑞典植物學(xué)家卡爾·林奈發(fā)現(xiàn)，花卉即使在暗室中也能盛開和凋謝。此后，很多研究人員也發(fā)現(xiàn)植物的葉子和刺在黑暗中會(huì)發(fā)生微小的變化。然而所有的研究涉及到的僅僅是小型盆栽植物，而不包含樹木。

為了弄清楚樹木晚上睡不睡覺，來自奧地利、芬蘭和匈牙利的生物學(xué)家組成的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)首次運(yùn)用激光測量了兩棵垂枝樺在晚間的表現(xiàn)，其中一棵在芬蘭森林里，另一棵長于澳大利亞。生物學(xué)家們認(rèn)真地選擇時(shí)間和環(huán)境，以便使監(jiān)測結(jié)果盡可能準(zhǔn)確。他們把日子定在9月秋分，地球絕大部分地區(qū)這一天24小時(shí)晝夜均分，各12小時(shí)。從晚間開始，經(jīng)過黎明，一直到早間才結(jié)束。他們?cè)诟稍餆o風(fēng)的環(huán)境里用激光紅外線掃描儀照射樹木的各個(gè)部分，每一部分的照射時(shí)間不到一秒，只需要幾分鐘就可以記錄整棵樹在晚上的活動(dòng)。然后把掃描的數(shù)百萬個(gè)數(shù)據(jù)編寫到細(xì)節(jié)圖譜里。研究發(fā)現(xiàn)，盡管遠(yuǎn)隔千里，這兩棵垂枝樺表現(xiàn)類似。在晚間時(shí)分，它們的樹枝和葉子就會(huì)下垂；而在日出到達(dá)前的幾個(gè)小時(shí)，會(huì)垂到最低點(diǎn)；當(dāng)清晨來臨時(shí)，樹枝和樹葉則又上揚(yáng)到原來的位置。

研究結(jié)果表明，整棵樹都會(huì)在晚上下垂，因此樹枝樹葉也會(huì)聾拉著腦袋。但是樹的下垂幅度并不是很大，一棵5米高的樹最多也就垂下10厘米而已。目前，還不知道到底是升起的太陽“喚醒”了樹木，讓它們變得活躍起來，還是樹木有其自身的循環(huán)節(jié)奏。但是有些樹木在太陽出來之前就已經(jīng)上揚(yáng)至白天的位置，很可能是受到自身生物鐘的支配。

這項(xiàng)研究首次使用激光來精確測量晚間野生樹木樹葉的運(yùn)動(dòng)情況，為觀察植物活動(dòng)背后的過程提供了一個(gè)獨(dú)特視角。這些由地面激光掃描儀所獲得的數(shù)據(jù)高度可靠，對(duì)于研究果園或森林里的樹木來說極具有效性。大部分生物在白天和夜晚都有自身的循環(huán)節(jié)律，園丁都知道，有些植物在早晨開花，有些樹木則在晚上關(guān)閉葉片。

這次研究沒有解釋樹枝和樹葉在晚上下垂的原因，這種現(xiàn)象還可能源自于樹木的緊張以及樹木內(nèi)部水壓的變化。