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树木也需要保持“社交距离”?
查字典地理网 来源|2020-07-29 发表|教学分类:地理科普

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 1982年3月一个暖和的日子里,生物学家Francis " Jack " Putz偶然进入一片黑红树林中,躲避午后的炎热。Putz吃完午饭,又在哥斯达黎加的瓜纳卡斯特国家公园做了几个小时的野外调查,累得昏昏欲睡,于是决定躺下来小睡一会儿。

当他抬头看向天空时,一阵风吹动了他头顶的海榄雌的树梢,导致邻近树木的枝干缠绕在一起,折断了最外层的一些叶子和树枝。Putz注意到,经过相互“修剪”,树冠区域留出了一些空隙。

这种树冠互不遮挡的现象被称为树冠羞避,科学家在世界各地的森林中均发现过这种现象。从哥斯达黎加的黑红树林到马来西亚高耸的龙脑香树,树木间存在间隙的现象随处可见。不过,科学家们仍不能完全理解为何树木的顶部通常不会发生接触。

40年前,Putz在黑红树下吃了一顿午餐,打了个盹儿,醒来后看到黑红树的树枝被风吹动缠绕在一起,他根据这一现象推断树木也需要个人空间——解开树冠羞避秘密的关键一步。

“我经常在午睡时间取得重大发现,”他说。

如今,越来越多的研究为Putz和其同事的早期发现提供源源不断的证据。似乎风在帮助许多树木保持距离方面起着至关重要的作用。树枝“较量”之后形成的边界可帮助该植株获取资源,比如光线。树冠之间的间隙甚至可能抑制食叶昆虫、寄生藤蔓或传染病的蔓延。

林冠生物学者、树木基金会的主管Meg Lowman说,从某种程度上讲,树冠羞避是树木的社交距离。“从你开始阻止植物相互接触的那一刻起,你就能提高其产量。这就是隔离的好处……树真的在通过这种方式保护自己的健康,”她说。

树冠之间的“较量”

尽管自20世纪20年代以来,科学家就开始研究树冠羞避现象,但直到几十年后,研究人员才开始系统地研究导致这种现象的原因。最初,一些科学家提出一种假设,认为树木的树冠之间之所以存在空隙,仅仅是因为树叶重叠处没有阳光照射,而阳光是光合作用的重要资源。

不过,Putz团队1984年发表的研究表明,在某些情况下,树冠羞避可能只是被风吹动的树木之间“较量”的结果:每棵树都竞相长出新树枝,努力躲避邻居的攻击。他们的研究发现,黑红树随风摇摆地幅度越大,其树冠与相邻树冠之间的间隔就越大。这些初步的研究结果支持所谓的“磨损假说”,可用于解释树冠的不同形状。

大约20年后,密歇根理工大学的生物学者Mark Rudnicki领导了一个研究小组,对加拿大阿尔伯塔省的黑松的相互推挤力大小进行了测量。他们发现,高度差不多、树干细长的树木尤其容易出现树冠羞避现象。当Rudnicki和团队使用尼龙绳阻止邻近的松树发生碰撞时,这些松树的树冠却交织在一起,填补了相邻树冠之间的空隙。

其他科学家已经发现了可能导致“树冠羞避”现象的几种方式,其中一些可能并不是充满“激烈的争斗”。Rudnicki说,比如说,经过漫长的进化和适应,一些树的尖端部位可能已经完全停止生长,因为它们知道新叶子可能无法幸存。

密歇根大学的森林生态学者Inés Ibáñez说,树木可能会因此而避免不必要的损伤。“对植物来说,长出新组织需要付出高昂的代价……这就像树木提前达成一致:我们最好不要在这里生长,因为不值得。”

有些树木甚至会更进一步,利用一种特殊的感官系统来探测附近植物散发出的化学物质。 “有关植物认知的研究越来越多,”耶鲁大学的护林员、园艺家Marlyse Duguid说。目前木本植物化学交流方面的数据很少,但如果树木能够感知彼此,那么它们就可能在被迫“斗争”之前停止树冠的生长。

个体空间的益处

无论树冠羞避是如何产生的,这种隔离都可能带来好处。“树叶就像树木最昂贵的钻石,你会不惜一切代价保护它们。如果一大批树叶死掉,那么对这棵树来说将是一场可怕的灾难,”Lowman说。

稀疏的树叶还有助于阳光照射到森林的地面上,滋养地面的植物和动物,这反过来又有益于树的生长。Putz认为,这些空隙甚至可帮助树木避免入侵的藤本植物,这类植物在世界各地的热带和温带森林中都很常见,或者可以防止致病菌和不会飞的昆虫的伤害,后者通过利用树冠作为入侵通道。(从理论上讲,当树木在微风中摇摆时,一些细菌和虫子仍然可以借机跳跃到另一棵树上。)

然而,科学家还未能将许多可能的优势与树冠羞避联系起来。Lowman是为数不多的致力于研究树冠的科学家之一,她认为树冠并不容易研究。检查树顶需要勇气、攀爬技术、平衡能力。“我们需要克服重力才能到达树顶,这是一个重要的限制性因素,”她说。

不过,Lowman说,忽略树的树冠就像是试图从腰部以下理解人体。树冠中的物种繁多,而其中的大多数生物可能仍未被发现,尤其是在热带地区。

幸运的是,树冠羞避现象“并不是非要坐上飞机才能看到,” Putz说。“树冠羞避无所不在,只要人们抬头就能看到,真是非常有趣的现象。”

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