[兰州大学报]一棵树的一百年

日期: 2020-11-27 阅读: 来源: 关键词:

作者:魏亮(资源环境学院教授)

一棵树若有话说,它会说什么?来讲个故事吧,一棵树的故事。它已经活了一百多年了。

这个故事由我来讲,树自己不会说。人类和其他物种的交流能力非常有限。除了和猫狗一类已驯化动物的简单沟通,最厉害的只有像英国科学家珍·古道尔 (JeanGoodall)那样能和大猩猩交流——用手势,用“语言”,用眼神。可惜这些手段没法用到和植物交流。所以,虽然我和这棵树同为一个星球上的生物,但我和它的交流障碍,可能比人类和外星智慧生物的交流障碍还大。没法交流,这棵树也没法告诉我它的身世。所以这个故事里的一切都演绎自科学研究。我便是那个做实验的人,也是那种随时准备被科幻片中外星人和人类的亲密关系所感动的那种地球人中的一员。这种对跨物种交流毫无认识并可能已经被电影带偏的人讲出来的树的故事,不歪曲都难。还好,有数据来限制我对故事的演绎欲望。还好,就算我讲错了,这棵树也不会跑来反驳我。

故事的主人公是一棵其貌不扬的树。它生长于美国西北爱达荷州的一片针叶林里。这片林子常见的树有四五种,它是棵esternRedcedar(Thujaplicata),中文译作红崖柏。在它生活的地方,一公顷(100米乘100米)的面积上,和它类似的树有300多棵。这片林子叶面积指数达到7,也就是说地面上方的叶面积加起来是地面面积的七倍。这样的密的林子里,能透过树冠照到地上的光太少。阳光是树的能量、树的食物。于是地面缺少阳光的地方只有零星的几棵小树苗。这棵红崖柏有29米。但这个样点的树基本都在30米以上,最高的有40米。在离地面大约1.3米的地方,它的直径是52厘米(这也就是林学里说的“胸径”)。两个人合抱的大小都不到。作为一棵170年树,它不算大。这片林子里的另一种树Grandfir(Abiesgrandis),它们80年就能长这么粗了。所以起初我在做实验的时候从这棵红崖柏身边来来回回好多次,并未注意到它。可当我看到它的生长数据的时候,我的心灵被震撼了。

它的生长数据是我从树木年轮的样品里读取的。图里便是这棵红崖柏的每一年的直径的增长。采取年轮的样品,并不需要把树锯倒。有种叫做生长锥(IncrementBorer)的空心钻,可以在树干中钻出个小洞。然后我们可以把一条细细的样芯抽出来。拿回实验室后,把样芯粘在托架上,打磨光滑,确定每一条年轮的年份之后,就可以测量了。一般的树木一年形成一圈年轮,生长季初期的木质细胞体积较大颜色较浅,到了生长季末期形成的木质细胞体积较小颜色较深。有这样的差别,我们便能区分一年一年的年轮。如果某一年的年轮很宽,那一年树木生长的也一般也好。

那天,当我测到这棵红崖柏时,突然间有些莫名的感动。这棵大树曾经是个苦孩子。

如果一棵树是从一片空地长出来的,它出生的时候很可能会看到很多和它一样的树苗在它的身旁。那些树苗都是它的竞争者:阳光、水分、养料、一切。只有极少数的小苗能够赢得战斗长成大树。有的树只是可能就比别的小树早萌发了一点点,高了一丢丢,多占据了一丝丝光线。最后一点点的优势,变成了生死存亡。仿佛总是如此,在森林里“没有公平,只有运气”

[1]。但也有那些坚忍地生长、把其他的树苗压到身下的树才能成为大树而不至于被别的树遮蔽。就像那段被科学家改过的[2]诗 《If》里说的那样:Ifyoucankeepyourleaveswhenallaboutyou,arelosingtheirsandblamingitondrought;ifyoucanphotosynthesizewhenothersshuttheirstomatesandstoptranspiring;Yourswillbethecanopyandallbeneathit,and-whichismore— you'llbeatree,myseed"

若你撑起绿叶,在它们纷纷落叶抱怨干旱之时

若你吸取阳光,在它们关闭气孔停止蒸腾之时

你的枝叶将凌驾它们之上,密闭冠层

还有的是——

你终将长成一棵树

我亲爱的种子

但这棵红崖柏是以另一种方式出生的,同样艰难的一种。从它诞生的那天起,它便感觉到了生存的压力。它萌发在一片茂密的森林里。茂密的森林里,最缺的不是养分,是光。能茂密,养分和水就不会太糟糕。所以一般来说,在很多湿润的地方,植被密集,很多植物需要一定的耐阴能力才能生存(也有一些例外就不细讲了);在干旱的地方,植被稀疏,植物也不用具备耐阴的能力[3]。很有可能在它出生的时候,它所看到的是被其他的树们遮蔽大部分了天空。每一棵树,它们都会把枝叶尽可能地长在容易吸收到阳光的地方。不断地有小树苗冒出来,不断地有小树苗死去。幸运活下来的,它们恰好遇到了足够的阳光。这光很可能是突然死去的一棵大树留下的。而这小树恰好长在了死去大树留下的空隙里。没有死去的树也行。不算密得过分的森林,在一天的某些时候,随着太阳从东到西,或许会有零星的光透下来形成的光斑(sun鄄fleck),有的树靠那么一点点的光也能坚韧地生存下来。更重要的一点是,如果这是棵耐阴的树,就像这棵红崖柏,它的生存几率会大一点。

这棵树大概是在1830年前后萌发的。但直到1940年,它110岁时,都只有20厘米粗。它第一个年轮出现在1841年。我采它的样芯是在距地面1.3米。在片森林,树长到那么高并在那个位置出现第一个年轮,大概还需要十年。之后的一百多年里,它长得很缓慢,一年一侧也就长粗0.5-1.5毫米。直径一年也就长1-3毫米。这苦“孩子”就那么缓慢地长了100多年。它在等待着。或许又一课大树会老死,或许又一棵急于长高的树因扎根太浅而被风吹倒。

它很耐心。它等了一百年。终于一天,在1940年前后(图中第一个箭头的位置),整个天空奇迹般地向它敞开,阳光充足。这时这棵红崖柏大量地长出新叶,每一份在叶上的“投资”因为有了光都得到了远胜从前的“回报”。于是它的光合作用大大增加,它的生长也突然加快。它焕发了青春,恣意生长。

帮它打开天空的,是人类。人类砍伐了整片森林,只留下了这棵和其他一些红崖柏。别的树木,无论树种和大小,被砍伐的一干二净。图里第一个箭头的位置,应该大约就是这片森林被砍伐的时间了。我不知道当时伐木工人为什么单单留下了那一种树。难道是当年红崖柏的木材价格很低么?无从知晓。

一直到1975年后,它的生长速度又放缓了。也就是图示里二个箭头指的时间。这时它大约150岁,它又一次需要面对其他树木的竞争。在1940年被砍伐掉大部分树木后小树苗开始在这片森林萌发。小树苗们争抢着水和阳光。有的树种在35年后已经长高到可以和幸存的红崖柏们竞争天空中阳光了。这些年轻的树影响到了这棵红崖柏的生产力,也让用于生长新年轮的材料越来越少。此外,即便一棵树每年都产出相同量的碳水化合物放到树干上形成新的年轮,因为树干越来越粗,这些碳水化合物在树干这个圆柱体外会越摊越薄,年轮的宽度也会越来越小。

现在这棵老红崖柏和1940年后冒出的新树分享着天空来的光。它们高度相似,在光竞争中势均力敌,并还将在很久一段时间里一直这样。因为无论是这些新树树还是这棵红崖柏都不可能一直长高下去。它们长得越高,从根部吸收的水和养分就越难到达树木的顶部。高处的枝叶,就像是遇到了持久的干旱。树越高,干旱越严重。所以更高的枝叶将很难生存,最后树也就不再长高了。如今全球变暖,增加了蒸腾蒸散的强度,也加剧了很多地区的干旱。在这样的背景下,全球大树死亡的概率大大增加,而新生的树木很难再达到从前树木的高度了,于是未来的森林将比现在低矮[4]。

如今,这棵红崖柏已经离200岁不远了。伐木的公路已经修到了离它不到50米的地方。或许几年之内它就会被采伐用作木材,成为某个人的书桌,壁橱,地板,篱笆……而新的小树,又将在这棵红崖柏生长的土地上恣意萌发。新的轮回又一次开始。"Treesshouldn'tbeallowedtodie--theyshouldbekilled"(不能让树死掉———它们应该被杀死)。很多年前有一个来自木材公司的科学家在我上过的一堂课上这样说过。就像那棵红崖柏待的林子,70多年前被伐净,现在又已经郁郁葱葱了。

这个故事就到这了。希望你学到了一点点关于树木的知识。但如果你为这棵树而感动,请相信这很可能是自作多情。因为大家都知道被演绎和改编的故事能有多么不靠谱。而这棵树,它什么都没说。

"Hewhoplantsatree,plantsahope."———LucyLarcom种下一棵树,便是种下一颗希望。

参考文献:

[1]奚仲文等1998香港电影《安娜妈的莲娜》.

[2]Funk,J.L.andM.T.Lerdau,CHAPTER 17-PhotosynthesisinForestCanopies,inForestCanopies(SecondEdition),M.D.LowmanandH.B.Rinker,Editors.2004,AcademicPress:SanDiego.p.335-358.

[3]Wei,L.,etal.,Aheuristicclassi鄄ficationofwoodyplantsbasedoncon鄄trastingshadeanddroughtstrategies.TreePhysiology,2019.39(5):p.767-781.

[4]McDowell,N.G.,etal.,Perva鄄siveshiftsinforestdynamicsinachang鄄ingworld.Science,2020.368(6494):p.eaaz9463.

注释:本文改写摘引自知乎日报《茂密的森林中的小树如何长大成材?》(https://daily.zhihu.com/story/8000624),该篇作者亦为本文作者。

(《兰州大学报》2020年11月27日 总第974期 第03版:校园师生)

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编辑:陈柄霖
责任编辑:许文艳

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