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森林社区的秘密:树木之间的语言交流

媒体:原创  作者:世界自然基金会
专业号:世界自然基金会 2022/6/27 12:53:51

人类作为地球上重要物种之一,与其他物种有着共同的特性。《语言是人类最重要的交际工具》一文中曾提到,是否会说话是人类和其他物种的根本区别之一。但是,树木之间是否也能够使用语言工具进行交流呢?如果是,所使用的语言又是一种怎样的语言?迄今为止,科学研究已证实树木具有表达自我和感知变化的能力,树木通过综合运用气味警示、体液识别、网络传输、脉冲电子信号等,实现与群落同伴、森林地上和地下动物等之间的交流。

气味警示

每个物种都有属于来自自己体液的独特气味,人类广泛使用除味剂或香水便是意在掩盖自己身体发出的特有气味。研究表明,有些动物常常以特殊的气味,即信息素(Pheromone),来达到鉴别敌友和发出警报等目的。譬如,在非洲干旱草原上,长颈鹿在伞状刺合欢树(Acacia tortilis)上采食(图1)时,这些树木会瞬间喷射一些有毒物质到它们的叶子上,并在空气中释放乙烯气体,意在驱赶这些大型食草动物的同时,警告与其邻近的同伴危险已经到来。

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图1 非洲干旱草原上长颈鹿采食刺合欢树叶

长颈鹿对刺合欢树之间这一“语言交流”手段心知肚明,所以它们会选择逆风方向去吃刺合欢树叶。长颈鹿知道,在逆风方向上,刺合欢树之间通过气味向同伴传递信息的难度会很大,因此逆风而行会让他们更快找到还没有收到预警信息树木的叶子。与此类似的语言交流机制在动物啃食桤木、云杉、栎树等树种上也同样存在。

每个物种的体液是存在差异的,因此,识别体液是树木的基本生存技能。在来访者是昆虫的情况下,树木能够快速精准地识别出哪些是需要驱赶的“坏蛋”“害虫”,甚至会释放信息素召唤这些害虫的天敌,以快速消除它们。例如,榆树、松树受袭时会招来一些小寄生蜂,把它们的卵排入那些吃树叶的毛虫体内(M. Anhauser, 2007)。随着虫卵的发育,它们会把这些大体量的毛虫一点点的从内到外全部吃掉,以此使树木免遭害虫的骚扰,能够在不受伤害的情况下健康生长。

“木联网”通讯

通过有气味的化合物进行语言交流的缺点是气味会在空中快速散去,这便导致凭借嗅觉传递信息的距离有限,因此,这种交流局限在邻近树木之间。那么,大面积森林内的语言交流又是一种什么情况呢?森林树木是否可以像人类社会那样,在短时间内实现大范围内的通讯和信息传播呢?

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图2 森林内的“木联网”

哥伦比亚大学的S.Simard(2010)教授发现,树木能够通过位于其根尖的菌根网络传输化学语言信号,实现全天候随时交流的目的。测试发现,除通过这些根部发出的化合物信号外,树木会同时发送一些电子脉冲信号,其传输速度约为每秒10厘米。与人类身体的电子脉冲信号相比,这确实是非常慢的速度,但章鱼、昆虫等动物神经系统的脉冲传播速度也大致如此 ( S. Billig and P. Geist, 2010)。

一旦有语言信号传来,该区域内所有同类的树木都会把单宁(一种天然多酚类化合物)泵入它们的叶脉里,使树叶的味道变得苦涩难耐。此外,树木的根系可覆盖树冠幅的2倍(这是营林管理人员土壤施肥的大致范围),所以相邻树木的根系大多是交织在一起的(图2)。因此,只要附近有一些菌根存在,就会有情报快速传达给每棵树木。T. Gluckspilze(2014)发现,森林土壤内的菌类分布密密麻麻,就像互联网光纤线缆那样,根系上的菌丝(Hyphae)还可以穿透地表,以人类难以置信的密度编织成网。一茶匙森林土壤包含的菌丝长度可达数英里,形成通讯网络覆盖整片森林。同时,不同连接点会把信号从一棵树传输到另一棵,以此来帮助树木交换关于病虫害、干旱和其他危险信息。

事实上,科学界已经采用了Simard在《自然》杂志首创的“树木互联网”“木联网”(Wood Wide Web)术语(S.W. Simard, D.A. Perry等,1997)。至于“木联网”和人类的互联网(World Wide Web, W.W.W)有何不同?“木联网”到底交流了什么样的信息?是怎样交流的?对于这些课题目前还处于研究阶段。Simard还发现,互相竞争的不同树种之间也存在着信息交换。另外,D.A.Perry(1998)发现,菌丝有自己的行为方式,它们似乎特别热衷于将信息和资源进行调节和公平分配。

近自然林的语言交流

研究发现,在有乔木、灌木和草本的共栖森林群落(Symbiotic community)中,生物之间的语言交流更为频繁和高效。但当我们步入克隆繁殖的高产工业原料林或现代农庄时,树木、植物们都沉默了,研究人员很难监测到上述基于语言信号的树木之间的交流现象。之所以如此,是因为这些树种、作物是经过人工长期选育的,这些培育出来的树木大都失去了在地上或地下进行语言交流的能力,杂灌、杂草被清除也使得树木失去伙伴,因此,树木和作物很容易遭受病虫害的啃食(N.Lymn, 2016)。这便是很多现代农业、人工林业大量使用农药、化学品的一个重要原因。

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这就表明,人类要获得人工林可持续经营效益,维护森林的“近自然(Close-to-nature)”天性,使之保持多物种、高生物多样性的状态和生态系统功能是十分必要的。或许,我们也可以在树木、农作物的繁育计划中,多融入一些野生基因,这样我们种植的树木之间便可以进行更多的语言交流,同时也可以自行抵抗虫害了。这样既节约了经营成本,又避免了化学品对水源、土壤,乃至空气等自然资源的污染,保护了人类赖以生存的生态环境。

树木间使用声波交流吗?

树木能像人类那样通过声音(声波)进行语言交流吗?当树木枝叉、树叶之间相互摩擦时会产生声音,但这种声音是由于风力引起的,而不是受树木控制的。西澳大利亚大学的M.Galiano(2012)博士通过在实验室测试苗木生长的声学过程发现,它们的根系会以220赫兹的频率发出爆裂声。迄今尚不知道这意味着什么,因为死木在燃烧时也会发出类似的声音。但当试验人员把苗木的根曝露在220赫兹的爆裂声中时,根系则会向发出声音的方向偏转。这表明这些植物的根系正在记录这种频率,树木能够感受到或者说能够听懂附加在这些频率中的信息。因此,声波可能是树木间语言交流的方式。

人类越不断探索,越能发现人类不是地球上唯一的智能型生命。树木看似悄无声息地伫立在森林里,实则正在永不停歇的进行着让人敬畏的秘密语言交流。科学仍在继续探索,我们对树木的了解也会越来越多,或许,当你下次再走进森林时,听到或感受到来自树木的轻语时,你便已开启探索树木语言秘密真相的旅程了!

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本文作者 王宏

北京林业大学森林培育学博士,中国林科院资源信息研究所所长、教授级高工、资深专家。任国家森林经营工程技术研发中心主任、国家林业遥感与信息技术实验室主任,是原国家林业局任命的国家储备林政策解读专家。

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