【GENE思書軒】樹木間會互相傳遞訊息,就像《阿凡達》裡的「靈魂之樹」
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【GENE思書軒】樹木間會互相傳遞訊息,就像《阿凡達》裡的「靈魂之樹」

不是只有人類會交際,樹木之間也會交際。

樹木能透過地下真菌網路「樹聯網」(Wood Wide Web,WWW)交流、交換資源,不同種類的樹木也會互助,傳遞氮、磷等營養物質度過難關。樹與樹透過真菌網路在祕密交流,這些真菌長在樹根裡和土壤中,對樹木生長至關重要,它們從土壤中吸收養分、水分供給植物,植物則提供醣類等有機物質作為交換。如果我們傻到利用農藥試圖根除那些真菌,無疑是讓森林走向毀滅,加劇碳排放。了解了這樣的森林生態機制,才能保護生態環境、應對氣候變化。

德國森林看守人彼得.渥雷本(Peter Wohlleben)在《自然的奇妙網路》(Das geheime Netzwerk der Natur)和英國生物學家梅林.謝德瑞克(Merlin Sheldrake)在《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》(Entangled Life: How Fungi Make Our Worlds, Change Our Minds & Shape Our Futures)就讓我們認識到樹聯網的威力,見識一下森林土壤中那個龐大的網路,如何把整個森林緊密地聯繫在一起。而他們書中描述的菌根讓樹木之間互通有無和消息那樣不可思議的現象,其中最重要的環節和知識,就是主要由加拿大森林生態學蘇珊.希瑪爾(Suzanne Simard)提出和發現的。

這挑戰了在演化生物學和生態學中,合作的重要性低於競爭的普遍理論──森林不僅僅是爭奪陽光和養分到你死我活的單個樹木集合,而是一個有生命的、互動的社群,顛覆了過去對樹木之間為爭奪水、礦物質營養和獲得陽光而彼此激烈競爭的傳統看法。希瑪爾在年輕時面臨著男性同事的嘲笑和性別攻擊,可是她的研究成為解決林業問題的關鍵,開啟了永續林業的改革。

希瑪爾在《尋找母樹:樹聯網的祕密》(Finding the Mother Tree: Discovering the Wisdom of the Forest)中告訴我們,森林中的樹木與真菌菌絲相互依存。樹木和其他植物透過各自的根部和菌絲結構交換糖分,並分享和交換微量營養素。希瑪爾介紹了她的研究,探討了真菌如何與多種樹木的根系跨物種地連接,在森林群落中創建微量營養素的交換管道,以分享這些營養素以及其他分子。

希瑪爾帶領我們回顧她在北美森林中的職業生涯,在成長過程中,她就被五顏六色的腐殖質和礦物土壤層所吸引。她的家庭和森林有很強的紐帶,父親就來自加拿大西部的伐木家族,父親的父輩和兄弟在危險的伐木工作中九死一生,她年輕時也在伐木廠打過工,長期在英屬哥倫比亞省的森林工作,那是世界上最後一片溫帶雨林的所在地。

在北美,伐木業為了把高緯度針葉樹收益最大化,不讓經濟價值低的赤楊、白樺搶走松、杉等高經濟價值樹木的陽光、養分,常用直昇機噴灑農藥對它們趕盡殺絕,並且在多雨的沿岸山脈大把大把狂撒氮肥。然而,奇怪的是,那些精心栽種的花旗松,幼苗卻青黃不接。反倒是那些乏人照顧的老熟林,野生樹苗卻老神在在。

永續發展的林業並不是在其他樹木被砍伐後重新種植那麼簡單,哪些要伐除、哪些要保留的難題對森林恢復和保持健康的能力有著巨大的影響。希瑪爾在林中工作,為林務局確定樹木產量、除草劑使用和物種多樣性之間的聯繫。為了找出人工林中造成雲杉幼苗病懨懨而附近森林裡的幼樹卻茁壯成長的原因。她設計了嚴謹的實驗劃地狂灑農藥,還遇到侵佔國有土地的農民的威脅和攪局;在實驗過程中,她也因為口罩佩戴不當,差點狂吸入放射性物質。儘管她的田野和實驗室研究極為辛苦和有些致命,她的努力不懈拼湊出森林生態學鮮為人知的非凡奧秘。

希瑪爾逐漸發現,野生的花旗松,根尖長滿各種真菌菌絲,它們把土壤中樹木不易吸收的水和鈣、鎂等礦物質,餵養給花旗松。她還進一步發現,赤楊不旦沒有干擾松樹牛長,還讓後者的樹冠長得更寬廣。原來赤楊主根吸水後,會從側根送到乾燥表土,松樹才能如降甘霖。如果只是自私地種植松樹幼苗,雨水會很快流失,還會順便沖走表土。

希瑪爾利用碳放射性同位素來追踪樹木如何透過菌根真菌錯綜複雜的相互聯繫網絡來彼此分享資源和資訊。白樺樹在夏季透過菌根網絡向冷杉樹提供糖分,而冷杉則透過在春季和秋季向白樺樹提供食物來回報,因為此時白樺樹已落了葉。她甚至還發現,樹木能識別自己的親屬,並把大部分的資源賞賜給它們,特別是在樹苗最脆弱的時候。

希瑪爾發現的諸多唇亡齒寒案例當中,還有赤楊根內部共生的弗蘭克氏菌,能夠固氮。赤楊和松樹共用菌根菌,秋天赤楊落葉腐爛後,松樹就能從土壤中攝取那些氮;白樺根部的真菌除了能為土壤增添養分,還能夠抑制致病的蜜環菌,保護身邊的花旗松免於根腐病。白樺若被砍伐,花旗松會染病而死。如果白樺被農藥摧殘,免疫力下降,感染蜜環菌,花旗松也會遭受池魚之殃;她讓花旗松感染西部卷葉螟,花旗松居然把一半光合碳倒給根和菌根,其中一成傳給隔壁的黃松。染上卷葉螟後,花旗松就提高防禦酵素含量。不到一天,旁邊的黃松也提高了防禦酵素含量。

由此可見,森林不是孤立的生物體的集合,而是不斷發展的關係網。樹木通過複雜的真菌網絡進行地下交流,健康的森林以母樹為中心,母樹作為養分分配的紐帶,協調一個強大的網絡,治愈、餵養和維持森林的其他成員,在其他相同或不同樹齡和物種的樹木之間分享養分,這些樹木通過廣泛的菌根網路在化學上和物理上聯繫在了一起。

希瑪爾在《尋找母樹》回憶到,其他科學家在第一次聽到她的發現時,毫不掩飾地嘲笑她,學術界的大佬也無情地批評她。可是她也有著寶貴的友誼、關係、婚姻,那些自傳內容,也是她人生最重要的網路。

希瑪爾並非是一帆風順的科學家,她在大學和研究所的學習,最初主要是為了應對她在林務工作中面對到的實際問題。原本,希瑪爾相信,如果她能展示一種能使樹木更健康、更強壯的林業管理方式,那麼政策制定者就會聽從。然而,她的想法挑戰了根深蒂固的現狀,即認為培育快速生長的單一樹種才是最具成本效益和利潤的林業管理方式。林業工作者更容易從小規模的角度考慮問題,優先考慮快速回報,關心單一樹種的簡單方式。

希瑪爾在林業局的工作走到了死胡同後,她轉到了學術界發展,有了研究的自由,允許她的科學問題進一步發展,並招聘研究生來幫助回答這些問題。她在加拿大頂尖的大學任教,現在是英屬哥倫比亞大學森林系的教授。可是工作的通勤和忙碌,也讓她犠牲了婚姻。後來她還罹了癌,離婚後和女物理化學家相戀而勇敢出櫃。她的工作還啟發了大導演詹姆斯‧卡麥隆(James Cameron)在其2009年票房大賣的《阿凡達》(Avatar)中神一樣的 「靈魂之樹」的設定。

無論是對女性科學家的人生,或者如何闖出偉大的科學新天地,或是對樹聯網感到好奇,《尋找母樹》是本不可多得的好書!

※專欄內容為作家個人創作,不代表本站立場

關於樹:

  1. 爬上樹時,我覺得自己被賦予一個機會,得以窺見一個半遭遺忘的古老世界
  2. 他叫得出生活中每一棵樹的拉丁學名,卻不知道同窗兩年鄰座的同學叫什麼名字。

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