“母树”是真的吗?

一些科学家认为,古老的树木充当着森林的守护者。但这种童话般效应的证据却很稀少。
The giant Douglas firs in British Columbia forests are examples of so-called mother trees
一对夫妇试图环抱加拿大不列颠哥伦比亚省一棵巨大的800年树龄的道格拉斯冷杉。Matthew Bailey/VWPics/Universal Images Group 供图

在不列颠哥伦比亚省的森林中,近期野火产生的烟雾跨越边界,使得夏日蓝天黯淡。过去30年的一系列研究认为,高大古老的树木会向周围的幼苗输送资源和信息。“母树”理论假说认为,这有助于烧毁的景观更快恢复,增加土壤中储存的二氧化碳量,并提高整个自然系统的韧性。

这个想法似乎借鉴了关于古树和它们所滋养的魔法森林的睡前故事;证实了关于所有生物都滋养后代的信念;并为大自然固有的善良辩护,即合作战胜竞争。

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然而,最近有两篇论文对支持“母树”理论的证据提出了质疑。这些森林中的老兵是否像守护者一样保护着新一代免受干旱、疾病和森林砍伐的侵害?或者它们之间的关系要复杂得多?

什么是“母树”?

“母树”一词是由加拿大科学家苏珊·西玛德(Suzanne Simard)在21世纪初提出的。她成长在不列颠哥伦比亚省莫纳希山脉的一个伐木工人家庭。这个地区的原始森林一个多世纪以来支撑着蓬勃发展的木材产业。

在她的著作《寻找母树》(Finding the Mother Tree)中,西玛德描述了她童年时期在森林中漫步的经历,她敏锐地洞察了像道格拉斯冷杉和黄松这样长寿的树木与其所栖息的生态系统之间错综复杂的关系。后来,她学习林业,成为加拿大林业部的一名研究科学家,现在在不列颠哥伦比亚大学任教并领导一个实验室。

她的童年经历和数十年的科学研究使她得出了一个在林业管理和生物学中普遍存在的“物种必须竞争生存”的传统观念中颇具革命性的联系。西玛德提出,那些已经存在了数百年甚至数千年的高大树木,可以通过被称为菌根的地下真菌网络,向幼苗输送碳、养分、水、激素,甚至发出警报信号。她在写作和访谈中将这些树木描述为“母亲”,并认为它们对于使全球森林更好地适应气候变化至关重要。

西玛德在2016年的TED演讲中说:“我们需要拯救这些遗产,拯救母树和网络,拯救木材和基因,以便它们能够将智慧传递给下一代树木,使它们能够承受未来道路上的压力。我们需要成为保护主义者。”

科学证据是什么?

一些林业研究人员警告说,“母树”的观点超前于科学。一篇发表在《自然生态与进化》杂志上的论文,回顾了26项关于地下真菌网络传输资源能力以及母树是否向幼苗输送资源的研究。

这些研究涵盖了不同的大陆、实验设计、森林和土壤类型。研究作者发现,在约80%的研究中,与附近树木相关的菌根网络的获取对周围种植的幼苗没有益处。在18%的研究中,幼苗确实受益了。而在一个更小的子集中,这些树木及其菌根网络实际上伤害了其他植物。

该论文的首席作者、阿尔伯塔大学教授贾斯汀·卡斯特(Justine Karst)说:“大树在森林中扮演着许多重要的生态角色。但这种被大众化的关于它们作用的观点,以及它们如何与这些真菌协同作用,就像是土壤中被动导管,听从树木的指挥——这方面确实没有证据。”

问题的一部分在于26项研究之间存在巨大的变异性,使得很难对“母树”——或者卡斯特更喜欢称之为“高大古老的树木”——作为一个整体得出结论。

卡斯特解释说:“这取决于实验是在哪个森林进行的:幼苗离成熟树的距离有多远,种子的类型或土壤的类型,是否有林冠死亡等。存在如此多的背景因素,以至于根本无法概括。我们建议今后需要了解这种变异性的根源是什么。”

莫顿树木园的土壤生态学家、近期评论文章的非作者梅根·米奇利(Meghan Midgley)解释说,另一个问题是,大多数支持母树理论的研究都来自实验室研究。“我们还没有在森林中观察到这种情况,而这正是我们真正希望看到这种关系发生的地方。”

卡斯特说,这个想法甚至可能非常有吸引力,以至于科学家们因此产生了偏见。“研究中存在一些未被承认的替代解释。”例如,一种常见的网袋实验设计会鼓励不同类型的真菌生长,可能导致结果产生偏差。

在出版前,《大众科学》联系了西玛德和母树项目(The Mother Tree Project)就这些科学上的不确定性寻求回应,但未收到回复。

真菌扮演什么角色?

母树争论中专家们一致认同的一个方面是,真菌与树木有着独特的关系。米奇利研究的是这些共生生物中的一部分,它们生长在树木的根系上,使树木能够获取土壤深处的水分和养分。作为回报,真菌获得了树木提供的碳,而真菌自身无法产生碳。“从热带到北方森林,树木都在与真菌合作,”米奇利说。“这种关系已经存在了很长一段进化时间。”

米奇利补充说,这些互利共生的真菌也对植物整体有益。“有数百项研究表明,没有真菌时,植物的生长不如有真菌时好。也有一些证据表明,它们可以帮助植物免受地下病原体或地下无脊椎动物的侵害,所以它们可以为植物扮演多种角色。”

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鉴于此,森林管理者在野火后恢复生态系统时,可能会考虑到真菌以及高大古老的树木。然而,米奇利表示,目前还没有足够的证据支持具体的策略,比如在受野火影响的森林中引入真菌。

她和卡斯特都建议进行进一步的研究,以帮助科学家们更好地理解成熟树木与其真菌及森林其他部分之间关系的变异性。卡斯特说:“为什么幼苗有时没有反应,有时有积极反应,有时有消极反应(对老树)?我们不知道这些问题的答案,但我认为找出这些答案很重要。”

 

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