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樹樁沒有枝葉,沒有光合作用,為何能存活?科學家對此有了新發現

• 寰宇科學新觀察

眾所周知,幾乎所有的樹木都是使用樹根來吸收地下的水分和礦物質,使用樹葉的光合作用來實現能量轉化,維持生命的。樹木少了根或枝葉,都很難繼續存活下去。但是有時候,我們會看到有些被砍伐後剩下的樹樁,沒有任何枝葉,卻能存活,這到底是為什麼呢?

樹樁沒有枝葉,沒有光合作用,為何能存活?科學家對此有了新發現

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眾所周知,幾乎所有的樹木都是使用樹根來吸收地下的水分和礦物質,使用樹葉的光合作用來實現能量轉化,維持生命的。樹木少了根或枝葉,都很難繼續存活下去。但是有時候,我們會看到有些被砍伐後剩下的樹樁,沒有任何枝葉,卻能存活,這到底是為什麼呢?

樹樁沒有枝葉,沒有光合作用,為何能存活?科學家對此有了新發現

來自紐西蘭的科學家認為,我麼通常將樹木視為個體,這也許是不完全正確的,某些種類的樹,它們的根系會融合在一起,允許資源共享,共享同一片區域中的水、碳、礦物營養素和微生物。這些相互連線的根系,它對樹樁及其鄰近的樹木都有好處。科學家說,這種不尋常的共生安排可能會改變我們對於樹的概念。

在某些情況下,這些複雜的根系中,還包含著一座看似死了的樹樁的樹根。關於此,其實有科學家在19世紀30年代就開始了他們的觀察。但那時人們還不完全理解為什麼活的樹要花費資源來支援失去了枝幹和樹葉的樹樁,也不清楚活的樹和樹樁之間的資源共享程度。

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而最近發表在《科學(Science)》雜誌上的一項新研究,揭示了這種特殊的樹棲結構,而這項研究就開始於科學家在紐西蘭森林中發現的一個活的杉樹樹樁。

這項新研究的作者,來自奧克蘭理工大學的兩位科學家,塞巴斯蒂安·萊辛格(Sebastian Leuzinger)和馬丁·巴德(Martin Bader)說,這項發現指出了一種以前未知的關係,即活的樹木和沒有死的樹樁之間的關係。他們在研究中寫道,活樹和樹樁之間的生理相互作用「可能比先前假設的要複雜得多。」

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萊辛格和巴德出去徒步旅行時,偶然發現了樹樁。木樁引起了他們的注意,因為可以看到愈傷組織生長在其死亡和腐爛的部分。它還生產樹脂,這表明有活組織存在。這促使一項更深入的研究,研究人員測量了流經樹樁組織的水,以及樹樁周圍樹木的呼吸速率。

「我們用『熱比SAP流量感測器』測量了水流量。」萊辛格說:「我們還通過發出非常小的熱脈衝和測量熱量消散的速度來檢測組織中的水分運動。」這些測量結果表明,在活樹蒸騰的白天,這座杉樹樹樁是不活動的。但在夜間和雨天,樹樁就會變得活躍,水分在它內部循 環,可能是碳和營養物質通過其組織。

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正如作者在新研究中所寫的,這些結果表明這種共生關係可能比以前假設的要複雜得多:通過生理上利用根系生活樹樁中具有高水勢的夜間或雨天蒸騰樹木的「衰退期」,樹樁似乎部分地自主行動,具有戰略意義。它把自己變成了資源的一部分,而不是僅僅成為鄰近樹木擴充套件根網路的一部分。

樹樁本身不能執行這些功能。樹木需要樹葉來進行氣體交換和光合作用,從而產生碳水化合物。沒有碳水化合物,樹木和植物缺乏生長所需的能量和資源。但是這座沒有枝葉的樹樁卻非常有活力,它的根已經接木到了它的鄰居身上了。

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當一棵樹檢測到附近的生物相容性根組織時,就會發生這種接木,從而實現「水力耦合」。在這種情況下,接木可能是在樹樁失去綠色葉子之前形成的,但研究人員並不完全確定。對於樹樁來說,這種安排的好處是顯而易見的,儘管不能產生碳水化合物,但它仍然能夠存活。但正如作者在研究中指出的,這種安排實際上可能是共生的性質。

例如,活的樹木結合在一起,增強了對水和營養等資源的獲取。這種設定也增加了陡峭森林斜坡上樹木的穩定性,堅固、健康的樹根起到了防止侵蝕的作用。不利的是,這些根的連線可能促進疾病的傳播,例如無鞭毛蟲疫黴引起的疾病。

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研究人員說,活樹和樹樁之間令人驚訝的複雜相互作用可能會改變我們對樹的看法。萊辛格說:「如果證明樹木之間的橫向水輸送是一種常見現象,我們必須重新思考『樹』的定義。事實上,我們可能把森林看作是超有機體,在不同基因個體之間重新分配水分。」

總而言之,森林裡的樹木,在一定意義上不能被看作是個體,它們的根系會互相融合而共享資源,當其中一棵樹被砍伐後,這個龐大的共享根系會繼續向樹樁輸送養分,從而能繼續存活下去。

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在這個世界上,沒有一個生命是單純的個體,所有生命都必須互相支撐才能存活,樹木一樣,我們人與自然也是一樣。因此,破壞自然環境,也許就是在破壞我們的「生命共同體」,保護自然環境,其實就是在保護我們自己。

常見問題 FAQ

Q 被砍伐後沒有枝葉的樹樁為何能存活?
A
這是因為某些樹木的根系會融合在一起,形成資源共享網路。活樹的根系與樹樁的根系發生接木,實現「水力耦合」。在夜間或雨天,當活樹蒸騰作用減弱時,樹樁利用這一「衰退期」,通過連線的根系從鄰近活樹獲取水分、碳和營養物質,從而維持生命活動,並非單純依靠自身光合作用。
Q 科學家如何發現並驗證活樹與樹樁間的資源輸送?
A
研究人員在紐西蘭森林發現一個產生樹脂、有活組織的杉樹樹樁。他們使用熱比SAP流量感測器測量流經樹樁的水量,並通過熱脈衝檢測組織中的水分運動。結果顯示,白天樹樁不活躍,但夜間和雨天水分在其內部循 環,證實了活樹向樹樁輸送資源的現象。
Q 這種根系共生關係對森林生態系統有何影響?
A
一方面,它增強了樹木對水和營養資源的獲取能力,並在陡峭斜坡上通過堅固的根系起到防止侵蝕的作用,增加穩定性。另一方面,根系的連線可能促進疾病傳播,如由無鞭毛蟲疫黴引起的病害。這表明森林中的樹木並非獨立個體,而是通過根系共享資源,形成一個複雜的生命共同體。
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