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《阿凡达》中的“树联网”,本就真实存在于地球上 | 树的秘密生命

潘多拉的森林(图来自Avatar Wiki)

潘多拉的森林(图来自Avatar Wiki)

8年前看《阿凡达》,我为潘多拉星球上不同生命体之间的相互连接而赞叹。当影片中说到,整个潘多拉的树木之间形成了一个巨大的互联网,树通过根部的电化学物质的传递而连接和交流,这个网络中甚至储存着巨量的信息……我本以为这些只是美妙的虚构概念。

直到2年前,了解了加拿大森林生态学家苏珊·席马德的研究后才知道,树之间会形成联网,这并不是虚构,而是本就在地球上、在我们身边真实存在的事。最近读了彼得·渥雷本的《树的秘密生命》,对树的智慧更多了一些理解,当然,也意识到更多未知的存在。本文分享一点点读书笔记和心得。

《树的秘密生命》封面

《树的秘密生命》封面

森林是个“超生物体”

《树的秘密生命》这本书,被称为是“德国最美丽的自然书写”,由护林人兼作家彼得·渥雷本所著,书中他细致描绘对森林的观察。树木如何互相交流?如何养育后代?如何学习并且储存知识?保护古老天然森林、保护古树的意义究竟何在?……他的语言朴实平和,却能改变你我对于森林的看法。

在书的开头,作者讲到一个故事,他在一片老山毛榉林保留地,发现一个四五百年前被砍伐的树木残桩,虽然树桩内部早已经腐坏,但边缘部分竟然还活着,刮开树皮能看到底下有明显的绿意。这是怎么发生的呢?原因是本书中花了许多笔墨来写的——森林中树木之间的社交网络。

通过地下的真菌网络作为“连线”,这棵老树桩的根部得以从其他树的根那里获得了养分。至于为什么其他树要帮助老树桩活下来,我们没法知道。也许在很久很久以前,那棵老树还没被砍伐的时候,在这片森林里享有特殊的地位吧?

彼得·渥雷本(图来自彼得·渥雷本)

彼得·渥雷本(图来自彼得·渥雷本)

我们走进森林,看到的是一棵棵分离着生长的树,而事实上,“分离”这个词对于森林来说根本不存在。真正的天然森林必然是一个超生物体(super-organism),其中每个个体都在发生互动与连接,而人类的科学研究直到现在才刚了解这其中的一点点信息。

在人造林中,树的基本需求——尤其是对于社交的需求——常常得不到满足,而不健康的森林带给我们的损失,既是自然生态系统的恶化,也可能会造成人内心情绪的变化。

现代城市让人在地理位置上高度聚集,人心的距离却越来越遥远。我们差点忘记,健康的社区本是人生存的必需,就像健康的社区是森林的基础一样。在我看来,《树的秘密生命》是个隐喻,提醒着我们,生态问题是一面诚实的镜子——我们在如何对待树,其实也是在如何对待着自己。

图来自pilerats.com

图来自pilerats.com

看不见的“树联网”

很多人可能已经知道,植物遇到危险(比如虫害)时,会释放出警示气体,来警告身边的其他同伴,以制造毒素抵抗害虫或其他威胁。但是警示气体的作用毕竟有限,还受到天气等因素影响。植物之间的交流,还有其他更神奇的方式——“树联网”。

天然森林中绝大多数植物都与土壤真菌共生。我们倾向于把“真菌”想象成是雨后在土地上冒出来的伞形蘑菇,但这其实只是真菌的繁殖器官。真菌的绝大部分“身体”是在地下,是散布在土地中的、复杂交错、如同厚毯子一般的菌丝体网络。

一株真菌可以在几百年的时间里,繁殖并遍及好几平方公里的土地,像一整片互联网那样,将森林中的个体相互连接起来。

为了和真菌共生,树必须保持非常开放的状态,允许真菌的菌丝穿透自己柔软的根部组织。真菌不只会穿透和包裹树的整个根部,其菌丝体更是遍布周围的土地。这样,树不仅把自己的有效根部表面积大大扩增,可以从土壤中吸收到更多的养分和水分,而且,能够通过菌丝体网络跟其他树互相传递养分和信息。这种分享的行为,在同种或不同种的树之间都可能发生。树并不是我们通常以为的只相互竞争,而是深知该如何合作。另外,真菌网络还可以为树过滤掉土壤中的重金属,抵抗有害微生物的侵犯。

真菌为树做这么多的服务,当然不是免费的。真菌会从与其共生的树那里获得糖分和其他碳水化合物,而且真菌索取报酬的时候毫不客气。“它为自己服务索取的报酬最多可以是树木总生产能量的三分之一”!

一般来说,每种树木都有好几种可以与之共生的真菌可供选择,如果其中一种因为环境改变而消失,其他的可以替补上。学术界把树之间通过菌丝体形成的网络叫做“树联网”(wood wide web),但相关科学研究只能算刚刚起步,我们不知道的还太多。

渥雷本提到另一个例子,他刚开始从事林务工作时,曾经用环剥的方式疏林(后来不再采用),在离地一米高的位置把树皮环剥一圈。按理说,这些树无法从树叶向根部输送养分,应该会慢慢死去,但奇怪的是,当中有些居然活了下来,甚至被环剥的地方也愈合了,这必然只有通过其他健康伙伴的协助才能发生。

看到这样的事例,我们也许会先感慨,树真是无私奉献的生物!但是,从树的角度来看,或许并不是刻意想着要“奉献”什么,只是很清楚的知道——个体的健康取决于整体的健康,帮助其他树也等于是在帮助自己。比如,假如跟一些树临近的弱者突然死去,狂风和阳光不再受到阻挡,稳定的微气候就会改变,这当然不是什么好事。保留高密度的、多样化的树,也有助于抵御大范围的气候变化等威胁。

渥雷本推断说,不只树木,可能灌木、草本植物等其他植物也会通过真菌联网的方式来相互帮助和交流。但是这方面依然是未知很多的。

下面回顾一下森林生态学家苏珊·席马德(Suzanne Simard)的演讲视频《树木之间如何交流》,大家可以更直观地看到关于树联网的研究方式。席马德发现,森林中,那些年长的母亲树就像是树联网的中枢,通过其产生的连接和互动是非常密集的。

(视频链接:https://v.qq.com/x/page/b0391pki3nz.html)

因此,砍伐老树,对于森林而言,损失的不只是几棵树,而是一整片互联的网络。老树的消失,对于其他更年轻的树而言是灾难性的,就如同一个社区失去了智慧的长者。(这又跟《阿凡达》的情节雷同,但确实是真的。)

席马德教授展示的一小片树联网的示意图,那些深绿色的、连接最密集的圆圈,就是母亲树。

席马德教授展示的一小片树联网的示意图,那些深绿色的、连接最密集的圆圈,就是母亲树。

可悲的是,渥雷本提到,“人工栽培的植物在配种繁殖的过程中,大多已经失去这种在地面或地下进行沟通的能力,它们几乎是又聋又哑,也因此特别容易成为昆虫的猎物。而这自然也是现代农业为什么必须使用这么多农药的原因之一。”

在环境恶化、土壤被损坏了的人造林中,树联网是不存在的。即便是经过很长的时间,期待自然发挥修复作用,效果也不一定如人意。比如书中提到,在德国的吕内堡,有些耕地在百年前被转变成了橡树林,但是出乎科学家意料的是,这么久了,土壤中由真菌和细菌共同组成的原始结构还是没有恢复。后果是,一些营养循环就没法正常进行。因此,我们必须要保留更多的古老森林,那是生命多样性的储存库,可以为周边地区的生态修复作为供应基地。

我在一个朴门永续主题的网站读到,国外一些营造食物森林的农人,会从天然森林中挖一点点土,埋在食物森林里的树旁,期望慢慢再造出树联网(这个操作的前提是食物森林中土壤状况已经很好)。但是我个人觉得这个方式不适合中国,主要因为在中国的农业发达地区,天然森林已经几乎不存在。关于是否有可能在缺乏天然森林的地区复育树联网,期待未来能看到更多研究。

树的母爱

在渥雷本管理的林区,他观察过一些高度一两米左右的小山毛榉树,原本他以为这些小树顶多只有十来岁,没想到仔细数树结后他发现,有一棵小树至少已经80岁(甚至更老)!这是怎么回事?主要因为,这些小树长在母亲树的浓密树冠之下,没法获得足够的阳光,长得特别缓慢。

刚读到这段时,我觉得这好像有点残酷。可继续读下去发现,事实上,这正是森林中流行的“教养”方式。母亲树并不希望孩子早早地疯长个头。母亲树深知,青少年时期的缓慢成长,是日后得以健康长寿的先决条件。

长得慢的小树,内部的木质细胞非常小,且空气含量少,这样,日后面对风暴的时候,树干才能更具有弹性和韧性。而且,这样缓慢生长起来的小树,能够更好地抵抗有害真菌,因为真菌很难在质地坚硬的树干里扩散。这样的小树未来即便受伤,也能比较好地愈合伤口,避免感染和腐坏的隐患。

只有当母亲树因为高龄或疾病而死亡,小树才能获得足够的阳光和空间,这时小树会调整原本的新陈代谢机制,凭着多年来积累的底子,全力冲刺,飞快生长。

其实,在天然森林中,母亲树和小树之间也是通过“树联网”连在一起的。母亲会给孩子们传递水分和养分。而且,席马德教授发现,母亲树能够辨认出身边树苗中哪些是自己的孩子,以便给自己的孩子以更多的帮助。但即便如此,母亲树都不会让孩子快快长大,也许是因为,毕竟经历风吹雨打这么多年,这些母亲们对森林中的生存法则知道得很清楚,会执行严格的教养规则。正如渥雷本的书中所说的,“整个森林就是树木的学校”,而大自然就是位严厉的导师。

一个反面例子是,从北美被移栽到欧洲城市里的红杉树,没法像在北美老家那样长得很高大,而是通常有着矮胖体型。重要原因之一是,缺乏母亲树的“教养”,从小就生活在阳光充沛的环境,随心所欲地进行光合作用,就像缺乏教养的小孩拼命吃甜食和薯条一样,很快长出了个“大肚腩”。再加上城市中土壤质量十分恶劣等等其他原因,这样的红杉长到百岁以上的时候,就达到了高度的极限,高处的枝丫就会逐渐枯萎,无法再长高了。而且,因为幼年长得过快,树干内细胞疏松、充满空气,对真菌感染的抵抗力也不高,在寿命上肯定无法达到自然状态下同类的水平。这些矮胖红杉树们如果知道自己老家的亲戚们有着高耸挺拔、如神圣宝塔一般的身材,大概会深感遗憾吧!

北美天然状态下的红杉森林(图来自Pixabay)

北美天然状态下的红杉森林(图来自Pixabay)

希望人类的父母们,也能从森林的教养法则中获得启示。这不只是说在孩子的食品摄入方面要有适当限制,更重要的是精神层面的——孩子年幼时,真的需要早早地密集地获取那么多知识吗?在精神上被“填鸭”过头、成长过快的孩子,未来能够成为一个健康的人吗?

阳光越多越好吗?

天然森林的地表,常给人昏暗拥挤的感觉,即使在晴朗的夏日也是如此,而地表气温也比上层要低一些。但是人造林、果园等,不仅树木稀疏,而且没有大树的树冠遮挡阳光,晴天时处处温暖明亮。你觉得,树会更喜欢哪一种环境呢?

对树来说,尽管必须有阳光才能进行光合作用,但更多的阳光并不见得更好。上文说到的,小树在母树的树荫下会更健康地生长,只是一个例子。

书中提到另一个例子,橡列队蛾这种虫子,在自然界本来很罕见,现在在德国却成了威胁都市人健康的一种常见害虫,其幼虫身上的毒毛会造成皮肤刺激或过敏反应。德国联邦自然保护局认为,橡列队蛾的大量繁殖,并非因为气候变化,而是都市提供了对其生存更有利的环境。橡列队蛾喜欢呆在洒满阳光的温暖树冠上,而这种环境在天然森林非常罕见。在天然森林,橡树通常被山毛榉树包围着生长,大部分树体不会被阳光直射,除了最顶端的枝丫末端。而在城市,阳光很多时候能不受阻拦地直接洒向地面,再加上城市温度较高,难怪橡列队蛾会泛滥成灾。

另外一个现象是我观察到的,天然森林中,密集高大的树冠虽然减少了阳光,但也会明显减缓林下空间的风速,这样,不仅减少了地表水分蒸发,鸟儿和昆虫即便在大风的天气里也能相对不受影响地移动和觅食。这也许是天然森林生物多样性丰富的另一原因。

图来自彼得·渥雷本

图来自彼得·渥雷本

伤害树根,就是伤害树的“大脑”

树能够储存信息、会学习、会辨认同类与异类……这究竟是怎么做到的呢?树为何如此聪明?一些研究者推论说,树根其实就相当于树的“大脑”,这虽然还是个比较大胆的假说,但是,树根能够通过传递化学物质来控制树木所有的活动,这是没有争议的事实。

波恩大学的研究者发现,树的根尖有着与大脑类似的结构,根尖除了信号传导线路外,也有许多像是动物身上也有的结构和分子。在土壤里匍匐前进的根尖受到刺激时,会生成电子信号,这些信号会先在根的一个过渡部位中加以处理,然后转化为指令,引导树木修正其行为。

如果我们觉得树根受到伤害后还会自行修复,不会有害树的健康,那只是人类的一厢情愿。上文提到的、在欧洲城市中长不高的红杉,会长成那副模样,不只是因为光照过多,也是因为根部受到过严重损坏。在还小的时候,苗圃工人们就会定期修剪这些红杉的树根,以便移栽的时候方便操作。一棵三米高的小树,自然环境中本可以有直径六米宽的根系,在苗圃中经过频繁修剪,根系直径只有50厘米。没有了根尖的如同大脑一般的结构,树根失去了方向感,不懂得如何往土壤深处扎根,也因此在日后的生长中没法获得足够的水分和养分。

而修剪树的地上部分的枝干,也会导致地下一部分的根系死去。在此我不禁想到常见的果园里的树木,寿命往往非常短暂,且容易生虫生病,是否也和频繁修剪、伤及根部有很大关系呢?

树也需要休息

你是否想过,每天晚上,树会不会睡觉呢?

来自维也纳大学的一项很可爱的研究显示*,晚间,树叶和树枝的位置会发生变化,像是微微地耷拉下来。这个动作幅度很小,但可以被仪器检测到。而且研究者排除了地点和天气的影响。试验都是在春分时,在无风的平静条件下进行的。晚上,树的叶子和枝干逐渐下垂,在日出前的几个小时达到最低点。早晨,几小时后,树又回到了原来的姿态。树的这种姿态变化,与单个细胞的水分平衡密切相关,而水分平衡又受到光的影响。

如果人为增加灯光,打乱树每天的作息平衡,就会像人缺少睡眠一样,有不好的后果。严重时甚至会导致一些树过早死亡。

在四季分明的地区,冬天时,树更需要进入长时间的休眠,为的不只是保护自己,也是从之前生长季节里积累的疲累中恢复过来。在室内花盆里种植的树,通常看上去给人的感觉是生命力不足的,也通常的确活不了太久。也许,这不只是因为没接地气,同时也是因为缺乏自然的昼夜节律、缺乏季节温度变化。

而的确,缺乏昼夜和季节节律,不只是一些树面临的问题,也是人本身面临的问题。先别说昼夜颠倒、睡眠不足的人有多少,还有多少人记得“春生夏长秋收冬藏”的养生传统呢?真是又映了前文说的,人在如何对待树,也是在如何对待自己。

不健康的树,会如何影响人类?

健康的树,给我们的不只是维护生态的价值。健康的树必然是更“快乐”的,而这种气氛也可能会给人积极的影响。反之,在没法获得足够生存资源、于恶劣环境中苦苦挣扎的树,会不断向空气中释放警示讯息。渥雷本认为,“所有这些物质与成分,很可能就存在于每一口我们吸进肺里的森林空气中。” 也许,就像潘多拉的纳威人可以从树联网中获取信息,我们人类也在有意无意地跟地球上的其他生命体交流着。

一些游客来到渥雷本管理的老阔叶林保留地,会告诉他,在这里他们很奇妙地变得心平气和,而在人工林中却没有这感觉。作者猜测原因是,“我们老山毛榉森林里,负面的‘呼救信号’很少,树木之间交换的信息更多的是跟彼此的健康或感觉有关;或许就是这种正向的信息通过我们的口鼻传送到大脑,使人产生奇妙的平和与舒适感。”

可惜,我们身边能称得上健康的森林非常稀少。且不说几乎全部单一化栽培、大量使用化肥农药的果园、人造林,即便在一些看似“多样化”的公园、植物园里,树木通常也处于生命力不足的状态。作者把这样的树叫做“街头游童”,这些小树没有长辈来严加管教,更没有母亲树来提供养分。在农田或城市公园,土壤常常非常贫瘠和板结,有害化学物质残留较多,因而生物多样性程度极低,一些本可以建造树联网的真菌几乎绝迹,树木之间成了彼此分离的个体,无法通过树联网传递养分和信息。

这些“街头游童”只能靠自己的力量勉强生存,尽管有园丁照料,基本的条件比如土壤质量等却总是堪忧。在被机器压得紧紧的土地里,树没法扎根很深,夏日风暴后常常有树倾倒或受重伤。即便幸存,也没法像天然林的树那样长寿。果农和城市园林管理者都会定期更新树木,也是无奈之举。

我(不太科学地)猜想,或许,现代社会(不论城市还是乡村)普遍的焦虑、不安的氛围,不仅仅来自人本身,也来自这些活得不太好的树和其他植物吧?氛围这种无形的东西,是无法用科学仪器测量的,但相信大多人只要愿意去体会,都能通过身体的感官感受到。

结语

读完《树的秘密生命》,我不免有一丝遗憾,我身边并没有天然森林,对于森林原本应该是什么样,我只能从几次短暂的旅行经验中提取一点点回忆,可能我也因此没法深入理解书中的某些内容。

同时,我也有很多疑问在产生。我们都在说生态农业要遵循自然,但绝大多数生态农田明显与森林差太远。可是改善是否有可能?在缺乏母亲树的环境下,人该如何更好地担任土地守护者的职责?在被破坏了的土地上,有可能大面积复原菌丝体联网吗?如何做到呢?……(我暂时还没搜索相关研究,欢迎读者分享。)

森林不是专为人类而存在的“资源”,而是自然智慧的宝库,是生命的家园。我想,如果将地球看做一个巨大的超生物体,或许森林不只是地球的肺,也同时是她的神经系统。探索未知的路是无尽的,但首先要做的,是保护。这并不是环保工作者的专门领域,而是从每个人有意识的消费选择、生活方式选择而开始的。

结尾想再借用《阿凡达》中的一句话,“这个世界的财富并不是埋在地下的矿藏,而是遍布我们周遭的一切。”

 注:本文参考信息来自《树的秘密生命》一书。同时推荐彼得·渥雷本的另外两本书籍《动物的精神生活》、《大自然的社交网络》。

注:本文参考信息来自《树的秘密生命》一书。同时推荐彼得·渥雷本的另外两本书籍《动物的精神生活》、《大自然的社交网络》。

* 参考文章

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/05/160517083552.htm

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