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樹木的“社交”比我們知道的更復雜

作者:Christina Selby

翻譯:陳申健

  • 一項前所未有的實驗歷時五年后表示,高大健康的樹木會與不同種類樹木進行資源共享,尤其是碳元素。
  • 菌根脈絡,即地下真菌和細樹根交織成的網絡,能夠使同種類樹木之間進行養分、水和碳交換。但直到最近才發現不同種類樹木之間能通過菌根脈絡完成碳交換。
  • 研究家認為面對氣候變化帶來的壓力,資源共享可能對森林的存活有重要的作用。

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一項新發現讓生態學家改變了他們對森林的看法,樹木之間不再只是相互競爭,他們也共同合作,相互依附。一項前所未有的實驗歷時五年后表示高大健康的樹木會與不同種類樹木進行資源共享,尤其是碳元素。碳交換通過菌根脈絡實現,這在世界上大多數森林里都存在。研究家認為面對氣候變化帶來的壓力,這種資源共享可能對森林的存活有重要的作用。

巴塞爾大學的塔米爾?克萊因博士在《科學》期刊里發表文章說道:“這個發現完全讓人意想不到,我的同事一開始也不相信,我們還以為是我們在處理樹根的時候弄錯了。”

圖為瑞士一森林研究站,位于巴塞爾大學西南方十二千米,圖片由克里斯蒂安?克爾納和塔米爾?克萊因提供。

圖為瑞士一森林研究站,位于巴塞爾大學西南方十二千米,圖片由克里斯蒂安?克爾納和塔米爾?克萊因提供。

生態學家早就知道樹木之間是競爭養分和資源的,身材最高和年齡最長的樹木就是競爭力最強的,他們把自己周圍甚至附近所有有用資源都奪取過來,但在瑞士一溫帶森林進行的實驗結果表明,樹木相互之間的交流比原先所知更為復雜。實際上,樹木與他們附近的樹木通過細樹根和共生真菌共享資源。科學家們已得知菌根脈絡,即地下真菌和細樹根交織成的網絡,對真菌和樹木都相互有益。他們使樹木之間能夠交換養分、水和碳元素。真菌讓樹木從土壤中更快得吸收養分和水分,同時綠色植物光合作用合成的糖也傳輸給真菌和土壤里其他微生物。科學家將菌根脈絡看作森林生態系統不可分割的一個部分,雖然樹木也可以和附近同類樹木通過交叉的樹根進行碳交換,但直到最近才發現不同種類樹木之間能通過菌根脈絡完成碳交換。

由于起重機的吊臂覆蓋范圍有限,專業人員爬上五棵沒有作上標記的云杉樹(Picea abies)中的一棵,采取樹冠枝條樣本。圖片由克里斯蒂安?克爾納和塔米爾?克萊因提供。

由于起重機的吊臂覆蓋范圍有限,專業人員爬上五棵沒有作上標記的云杉樹(Picea abies)中的一棵,采取樹冠枝條樣本。圖片由克里斯蒂安?克爾納和塔米爾?克萊因提供。

研究家用建筑起重機和網狀細管給一棵樹齡有120年和40英尺高的云杉樹的樹冠注入碳十三來追蹤碳交換,使用碳十三是因為它比通常空氣中含有的碳元素重,能被區別,所以當樹葉進行光合作用后并將生成物傳遞到樹枝、樹干和細樹根時,研究家能追蹤碳十三的足跡。

研究家發現云杉樹不僅和之前已知那樣把碳十三傳遞到了它們自己的樹枝、樹干和樹根,還會通過菌根脈絡傳遞到別的樹種,包括周邊的松木、樺木和落葉松。以前,由于還沒有注入碳十三到大樹的方法,科學家因此直到現在才知道大樹之間碳交換。克萊因說:“之前科學界最多只知道幼苗之間會進行碳交換。” 科學家是沒有料到大樹會與不同種類的健康大樹進行碳交換,他們甚至都懷疑自己是否正確。

研究家使用建筑起重機將碳十三通過導管注入到云杉樹的樹冠。圖片由巴塞爾大學的克里斯蒂安?克爾納研究團隊提供。

研究家使用建筑起重機將碳十三通過導管注入到云杉樹的樹冠。圖片由巴塞爾大學的克里斯蒂安?克爾納研究團隊提供。

研究家們為了確保萬無一失,他們回到森林,小心地把細樹根挖出來,追溯其源,驗證碳十三是從做了標記的云杉樹傳遞到周圍其他種類的樹上的。

克萊因說:“這個發現意義重大,這改變了我們如何去看待森林,樹木之間不單單是相互競爭,他們實際上還會碳共享。”樹木“公會”是指那些通過菌根脈絡相互聯系的樹木,他們彼此之間利用多余的碳使其達到平衡。雖然這個在溫帶森林進行的實驗是第一個證明不同種類的樹之間有碳交換的案例,克萊因說:“原則上只要有菌根真菌存在的森林,不同種類的樹之間就能進行碳交換,而地球上大多數森林都有菌根真菌。”

氣候變換與樹木生死緊密相連,這也是當今主要的全球問題。雖然樹木可能由洪澇、春季霜凍、自然火災或疾病導致直接死亡,這些影響都因燃燒化石燃料而不斷上升的全球氣溫而加劇。不同樹木對此作出不同的適應,但如果樹木與菌根脈絡聯接的話,克萊因解釋說:“他們可能就可以在面對困境時,從周圍得到多余的碳,從而改變生死的命運。”

從交叉纏繞的樹根里采取細樹根樣本。挖至地下五厘米,跟著樹根找碳十三來源的樹干。紅色箭頭指的是做了標記的云杉樹(Picea abies)(前面那棵)的細樹根樣本采集點和周邊沒做標記的樟子松(Pinus sylvestris)(后面那棵)的細數根采集點。圖片由克里斯蒂安?克爾納和塔米爾?克萊因提供。

從交叉纏繞的樹根里采取細樹根樣本。挖至地下五厘米,跟著樹根找碳十三來源的樹干。紅色箭頭指的是做了標記的云杉樹(Picea abies)(前面那棵)的細樹根樣本采集點和周邊沒做標記的樟子松(Pinus sylvestris)(后面那棵)的細數根采集點。圖片由克里斯蒂安?克爾納和塔米爾?克萊因提供。

雖然目前還不知道碳共享的程度和過程細節,但森林生態系統的運作比原先想象的要復雜。科學家們也相信該發現對如何調控森林的恢復力和在氣候變化背景下如何讓其存活具有重要影響。

文章來源:環境新聞

原文鏈接:https://cn.mongabay.com/2016/11/樹木碳共享:全球持續變暖,拯救樹木有重要新發/

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