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树木的“社交”比我们知道的更复杂

作者:Christina Selby

翻译:陈申健

  • 一项前所未有的实验历时五年后表示,高大健康的树木会与不同种类树木进行资源共享,尤其是碳元素。
  • 菌根脉络,即地下真菌和细树根交织成的网络,能够使同种类树木之间进行养分、水和碳交换。但直到最近才发现不同种类树木之间能通过菌根脉络完成碳交换。
  • 研究家认为面对气候变化带来的压力,资源共享可能对森林的存活有重要的作用。

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一项新发现让生态学家改变了他们对森林的看法,树木之间不再只是相互竞争,他们也共同合作,相互依附。一项前所未有的实验历时五年后表示高大健康的树木会与不同种类树木进行资源共享,尤其是碳元素。碳交换通过菌根脉络实现,这在世界上大多数森林里都存在。研究家认为面对气候变化带来的压力,这种资源共享可能对森林的存活有重要的作用。

巴塞尔大学的塔米尔•克莱因博士在《科学》期刊里发表文章说道:“这个发现完全让人意想不到,我的同事一开始也不相信,我们还以为是我们在处理树根的时候弄错了。”

图为瑞士一森林研究站,位于巴塞尔大学西南方十二千米,图片由克里斯蒂安•克尔纳和塔米尔•克莱因提供。

图为瑞士一森林研究站,位于巴塞尔大学西南方十二千米,图片由克里斯蒂安•克尔纳和塔米尔•克莱因提供。

生态学家早就知道树木之间是竞争养分和资源的,身材最高和年龄最长的树木就是竞争力最强的,他们把自己周围甚至附近所有有用资源都夺取过来,但在瑞士一温带森林进行的实验结果表明,树木相互之间的交流比原先所知更为复杂。实际上,树木与他们附近的树木通过细树根和共生真菌共享资源。科学家们已得知菌根脉络,即地下真菌和细树根交织成的网络,对真菌和树木都相互有益。他们使树木之间能够交换养分、水和碳元素。真菌让树木从土壤中更快得吸收养分和水分,同时绿色植物光合作用合成的糖也传输给真菌和土壤里其他微生物。科学家将菌根脉络看作森林生态系统不可分割的一个部分,虽然树木也可以和附近同类树木通过交叉的树根进行碳交换,但直到最近才发现不同种类树木之间能通过菌根脉络完成碳交换。

由于起重机的吊臂覆盖范围有限,专业人员爬上五棵没有作上标记的云杉树(Picea abies)中的一棵,采取树冠枝条样本。图片由克里斯蒂安•克尔纳和塔米尔•克莱因提供。

由于起重机的吊臂覆盖范围有限,专业人员爬上五棵没有作上标记的云杉树(Picea abies)中的一棵,采取树冠枝条样本。图片由克里斯蒂安•克尔纳和塔米尔•克莱因提供。

研究家用建筑起重机和网状细管给一棵树龄有120年和40英尺高的云杉树的树冠注入碳十三来追踪碳交换,使用碳十三是因为它比通常空气中含有的碳元素重,能被区别,所以当树叶进行光合作用后并将生成物传递到树枝、树干和细树根时,研究家能追踪碳十三的足迹。

研究家发现云杉树不仅和之前已知那样把碳十三传递到了它们自己的树枝、树干和树根,还会通过菌根脉络传递到别的树种,包括周边的松木、桦木和落叶松。以前,由于还没有注入碳十三到大树的方法,科学家因此直到现在才知道大树之间碳交换。克莱因说:“之前科学界最多只知道幼苗之间会进行碳交换。” 科学家是没有料到大树会与不同种类的健康大树进行碳交换,他们甚至都怀疑自己是否正确。

研究家使用建筑起重机将碳十三通过导管注入到云杉树的树冠。图片由巴塞尔大学的克里斯蒂安•克尔纳研究团队提供。

研究家使用建筑起重机将碳十三通过导管注入到云杉树的树冠。图片由巴塞尔大学的克里斯蒂安•克尔纳研究团队提供。

研究家们为了确保万无一失,他们回到森林,小心地把细树根挖出来,追溯其源,验证碳十三是从做了标记的云杉树传递到周围其他种类的树上的。

克莱因说:“这个发现意义重大,这改变了我们如何去看待森林,树木之间不单单是相互竞争,他们实际上还会碳共享。”树木“公会”是指那些通过菌根脉络相互联系的树木,他们彼此之间利用多余的碳使其达到平衡。虽然这个在温带森林进行的实验是第一个证明不同种类的树之间有碳交换的案例,克莱因说:“原则上只要有菌根真菌存在的森林,不同种类的树之间就能进行碳交换,而地球上大多数森林都有菌根真菌。”

气候变换与树木生死紧密相连,这也是当今主要的全球问题。虽然树木可能由洪涝、春季霜冻、自然火灾或疾病导致直接死亡,这些影响都因燃烧化石燃料而不断上升的全球气温而加剧。不同树木对此作出不同的适应,但如果树木与菌根脉络联接的话,克莱因解释说:“他们可能就可以在面对困境时,从周围得到多余的碳,从而改变生死的命运。”

从交叉缠绕的树根里采取细树根样本。挖至地下五厘米,跟着树根找碳十三来源的树干。红色箭头指的是做了标记的云杉树(Picea abies)(前面那棵)的细树根样本采集点和周边没做标记的樟子松(Pinus sylvestris)(后面那棵)的细数根采集点。图片由克里斯蒂安•克尔纳和塔米尔•克莱因提供。

从交叉缠绕的树根里采取细树根样本。挖至地下五厘米,跟着树根找碳十三来源的树干。红色箭头指的是做了标记的云杉树(Picea abies)(前面那棵)的细树根样本采集点和周边没做标记的樟子松(Pinus sylvestris)(后面那棵)的细数根采集点。图片由克里斯蒂安•克尔纳和塔米尔•克莱因提供。

虽然目前还不知道碳共享的程度和过程细节,但森林生态系统的运作比原先想象的要复杂。科学家们也相信该发现对如何调控森林的恢复力和在气候变化背景下如何让其存活具有重要影响。

文章来源:环境新闻

原文链接:https://cn.mongabay.com/2016/11/树木碳共享:全球持续变暖,拯救树木有重要新发/

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