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樹也有社會性,會彼此交流,靠的是發達的地下“通訊”網路

由 2uth5宮玉芹發表于科技2021-05-17

編譯：Sail2008

生態學家Suzanne Simard認為，樹是“社會性生物”，它們以協作的方式相互交流，而這給人類也提供了寶貴的經驗教訓。

在成為林業生態學家之前，作為伐木工人的後代，Simard在加拿大的森林中長大。她現在是不列顛哥倫比亞大學的一位森林生態學教授。

她說樹透過類似大腦神經網路的地下真菌網路與鄰近的樹相互交流。

在一項研究中，Simard觀察到一棵遭到蟲害的道格拉斯冷杉似乎向鄰近的一棵黃松發出了化學警告訊號。這顆黃松隨後產生了防禦酶來抵禦昆蟲侵害。

“這是一個突破，”Simard說。這些樹在分享“對整個森林的健康非常重要的資訊”。

Simard說，除了彼此發出危險警告外，樹在關鍵時刻會分享養分以維護彼此的健康。她說森林裡的樹通常透過一棵她稱之為“母親樹”或“核心樹”的老樹相互聯絡。

“事實上，在與所有不同年齡的樹聯絡時，母親樹能促進下層小樹苗的生長，”她說，“小樹苗將連線到老樹的網路中，並從其巨大的資源吸收能力中受益。而老樹也會把一些碳、養分和水分傳遞給小樹苗，在生命的關鍵時刻，這實際上能幫助它們活下來。”

Simard對研究樹產生新的聯想，是在她被診斷出患有乳腺癌的時候。在治療過程中，她瞭解到她所用的一種化療藥物實際上是從某些樹為共同防禦而製造的物質中提取出來的。她在《尋找母親樹》一書中分享了她對森林中協作與共生的研究和她的

個人

故事：

20多歲時我是一名伐木工

20世紀70年代末，我開始了這份工作，我們的業務是為開闢空地而

砍伐樹木

。這和我看到的我祖父、父親和叔叔們的做法完全不同，他們只是偶爾砍樹。但這是大規模伐木，把大大小小所有的樹通通砍掉。那是我在林業的第一份工作，對我來說相當嚇人，但也極其刺激，因為它太危險了。我也是最早進入這個行業的女孩之一。

我認識到真菌是森林健康的關鍵

森林地表有各種昆蟲，但也有許多真菌。它們五顏六色，有黃色的、紫色的、白色的，等等。它們長在森林地表，看起來就像一層絲網。於是乎我

發現

了這種黃色真菌。

而當我拔出那些長得不好的奄奄一息的小樹苗時，我察覺到它們的根又黑又直。所以我想知道，它們少了些什麼？會不會少了這種真菌？這種真菌是病菌還是輔助性真菌？

我瞭解到這是一種特殊的輔助性真菌，叫菌根真菌，它們生長在土壤中，吸

收養

分和水分，再把它們輸送回小樹苗。最終我拼湊出真相，這些長得不好的小樹苗缺少了菌根真菌。

樹與真菌之間的共生關係

請記住，所有的樹和植物——除了極少數植物科，都與這些真菌有著必然的聯絡。這意味著它們需要這些真菌才能生存、生長並結出果實，換句話說，將自己的基因傳給下一代。

而真菌也依賴植物或樹，因為它們自己沒有葉子來產生光合作用。因此它們進入了這種共生關係，一起生活在根部，交換基本資源：用來自植物的碳水化合物交換來自真菌的養分，這種雙向交換非常密切，就像市場上的物物交換，你給我五塊錢的東西，我給你五塊錢等值的東西。

在共生關係中，這兩個夥伴之間的關係受到非常非常嚴密的控制。但是，是的，全世界所有森林中的所有樹和植物都依賴於這種關係。

樹與樹之間的協作互助

那個時候，樺樹被認為是雜草。有一個龐大的計劃用噴灑除草劑來除掉它們，因為林業工作者認為樺樹與道格拉斯冷杉形成競爭，尤其是爭奪光線。

但我在這些人工林裡觀察到，當他們給樺樹噴灑除草劑或砍掉它們時，森林裡有一種疾病就會像野火一樣開始蔓延，它被稱為蜜環菌根朽病。

我確實認為我們有什麼地方做錯了，所以我想知道樺樹是否在某種程度上保護了冷杉免受這種病害，當我們把它們砍掉時，實際上情況會變得更糟。

我瞭解這些菌根真菌以及它們如何保護樹免受病害，我也聽說了David Reed在英國的研究成果，他在實驗室裡證明了樹能透過菌根真菌彼此連線，並在它們之間傳遞碳。所以我在我的人造林裡測試了樺樹和冷杉。

我把樺樹、冷杉和雪松這三種樹種在一起，並追蹤碳分子如何在樺樹和冷杉之間來回移動。實際上碳分子最終沒有進入雪松，因為雪松形成一種與樺樹或冷杉都沒有聯絡的不同的菌根真菌。所以雪松實際上並不在樺樹和冷杉的網路中，它幾乎沒有吸收到任何碳同位素。

我知道樺樹和冷杉在地下共享碳——這與人們普遍認為的它們只爭奪光線的觀點大相徑庭。我還知道，樺樹為道格拉斯冷杉遮擋的光線越多，被輸送到道格拉斯冷杉的碳就越多。因此，從樺樹到冷杉有一個淨轉移，某種程度上這減輕了它的遮光效應。

透過這種方式，生態系統保持了平衡——樺樹和冷杉透過這種協作行為實現共生，某種程度上這抵消了正在進行的一些競爭。

確診乳腺癌改變了我的研究

它確實對我有很大的影響，我的生活因此而改變，但它也改變了我的研究。那時我開始研究親屬識別，想弄清楚這些老樹，尤其是在它們快要死了的時候，是否能識別和幫助它們的親屬，是否會向自己的親屬傳送更多的營養物質和其它訊號？我們發現它們確實會這麼做。

然後我也開始了一些研究。提供給我的主要化療藥物之一是紫杉醇，它是一種防禦劑，實際上是一種防禦性化學物質，它是由太平洋紫杉或全世界所有的紫杉產生的。這種由樹木產生、用於抵禦疾病的化合物對我的康復至關重要。

於是，我想對這方面瞭解更多。我和一個研究生新生Eva開始了一項研究，她研究的是紫杉的鄰居——老雪松和五月柱，研究課題是紫杉是否會與它們建立聯絡，它們如何影響其生成高質量紫杉醇的能力以增強它們的防禦能力。

我們發現，這些樹都透過這個發達的菌根網路連線在一起，後者為它們提供了傳遞資訊的途徑。於是我們著手進行現在這項工作，我希望這將有助於我們保護這些樹的藥用品質，因為它們的做法有巧妙的獨創性。它們進化出這些我們稱之為藥物的東西，但同時也是為了讓自己抵禦疾病。癌症治療是促使我做這項研究的原因，我很高興知道我們學到了一些東西。

為什麼讓老樹壽終正寢很重要

樹會衰老，直到最後死去。死亡是一個過程，需要漫長的時間。一棵樹可能要幾十年才會死亡，在這個過程中會發生很多事情。我研究的其中一件事是它們的能量——儲存在組織中的碳——去哪兒了？於是我們給一些樹貼上二氧化碳標籤——C13，一種穩定同位素。

事實上我們導致了一些樹的死亡並對此進行了觀察。我們拔掉它們的針頭，用芽蟲等昆蟲攻擊它們，讓它們承受極大壓力，然後我們觀察了它們的碳含量。

我們發現大約40%的碳透過網路傳輸到鄰近的樹中。剩下的碳會透過自然分解過程散去，但有一些直接流入這些鄰居。就這樣，事實上這些老樹對未來新森林的再生能力有著非常直接的影響。