森林社區(qū)的秘密:樹木之間的語言交流
人類作為地球上重要物種之一,與其他物種有著共同的特性?!墩Z言是人類最重要的交際工具》一文中曾提到,是否會說話是人類和其他物種的根本區(qū)別之一。但是,樹木之間是否也能夠使用語言工具進(jìn)行交流呢?如果是,所使用的語言又是一種怎樣的語言?迄今為止,科學(xué)研究已證實樹木具有表達(dá)自我和感知變化的能力,樹木通過綜合運(yùn)用氣味警示、體液識別、網(wǎng)絡(luò)傳輸、脈沖電子信號等,實現(xiàn)與群落同伴、森林地上和地下動物等之間的交流。
氣味警示
每個物種都有屬于來自自己體液的獨(dú)特氣味,人類廣泛使用除味劑或香水便是意在掩蓋自己身體發(fā)出的特有氣味。研究表明,有些動物常常以特殊的氣味,即信息素(Pheromone),來達(dá)到鑒別敵友和發(fā)出警報等目的。譬如,在非洲干旱草原上,長頸鹿在傘狀刺合歡樹(Acacia tortilis)上采食(圖1)時,這些樹木會瞬間噴射一些有毒物質(zhì)到它們的葉子上,并在空氣中釋放乙烯氣體,意在驅(qū)趕這些大型食草動物的同時,警告與其鄰近的同伴危險已經(jīng)到來。

圖1 非洲干旱草原上長頸鹿采食刺合歡樹葉
長頸鹿對刺合歡樹之間這一“語言交流”手段心知肚明,所以它們會選擇逆風(fēng)方向去吃刺合歡樹葉。長頸鹿知道,在逆風(fēng)方向上,刺合歡樹之間通過氣味向同伴傳遞信息的難度會很大,因此逆風(fēng)而行會讓他們更快找到還沒有收到預(yù)警信息樹木的葉子。與此類似的語言交流機(jī)制在動物啃食榿木、云杉、櫟樹等樹種上也同樣存在。
每個物種的體液是存在差異的,因此,識別體液是樹木的基本生存技能。在來訪者是昆蟲的情況下,樹木能夠快速精準(zhǔn)地識別出哪些是需要驅(qū)趕的“壞蛋”“害蟲”,甚至?xí)尫判畔⑺卣賳具@些害蟲的天敵,以快速消除它們。例如,榆樹、松樹受襲時會招來一些小寄生蜂,把它們的卵排入那些吃樹葉的毛蟲體內(nèi)(M. Anhauser, 2007)。隨著蟲卵的發(fā)育,它們會把這些大體量的毛蟲一點(diǎn)點(diǎn)的從內(nèi)到外全部吃掉,以此使樹木免遭害蟲的騷擾,能夠在不受傷害的情況下健康生長。
“木聯(lián)網(wǎng)”通訊
通過有氣味的化合物進(jìn)行語言交流的缺點(diǎn)是氣味會在空中快速散去,這便導(dǎo)致憑借嗅覺傳遞信息的距離有限,因此,這種交流局限在鄰近樹木之間。那么,大面積森林內(nèi)的語言交流又是一種什么情況呢?森林樹木是否可以像人類社會那樣,在短時間內(nèi)實現(xiàn)大范圍內(nèi)的通訊和信息傳播呢?

圖2 森林內(nèi)的“木聯(lián)網(wǎng)”
哥倫比亞大學(xué)的S.Simard(2010)教授發(fā)現(xiàn),樹木能夠通過位于其根尖的菌根網(wǎng)絡(luò)傳輸化學(xué)語言信號,實現(xiàn)全天候隨時交流的目的。測試發(fā)現(xiàn),除通過這些根部發(fā)出的化合物信號外,樹木會同時發(fā)送一些電子脈沖信號,其傳輸速度約為每秒10厘米。與人類身體的電子脈沖信號相比,這確實是非常慢的速度,但章魚、昆蟲等動物神經(jīng)系統(tǒng)的脈沖傳播速度也大致如此 ( S. Billig and P. Geist, 2010)。
一旦有語言信號傳來,該區(qū)域內(nèi)所有同類的樹木都會把單寧(一種天然多酚類化合物)泵入它們的葉脈里,使樹葉的味道變得苦澀難耐。此外,樹木的根系可覆蓋樹冠幅的2倍(這是營林管理人員土壤施肥的大致范圍),所以相鄰樹木的根系大多是交織在一起的(圖2)。因此,只要附近有一些菌根存在,就會有情報快速傳達(dá)給每棵樹木。T. Gluckspilze(2014)發(fā)現(xiàn),森林土壤內(nèi)的菌類分布密密麻麻,就像互聯(lián)網(wǎng)光纖線纜那樣,根系上的菌絲(Hyphae)還可以穿透地表,以人類難以置信的密度編織成網(wǎng)。一茶匙森林土壤包含的菌絲長度可達(dá)數(shù)英里,形成通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋整片森林。同時,不同連接點(diǎn)會把信號從一棵樹傳輸?shù)搅硪豢茫源藖韼椭鷺淠窘粨Q關(guān)于病蟲害、干旱和其他危險信息。
事實上,科學(xué)界已經(jīng)采用了Simard在《自然》雜志首創(chuàng)的“樹木互聯(lián)網(wǎng)”“木聯(lián)網(wǎng)”(Wood Wide Web)術(shù)語(S.W. Simard, D.A. Perry等,1997)。至于“木聯(lián)網(wǎng)”和人類的互聯(lián)網(wǎng)(World Wide Web, W.W.W)有何不同?“木聯(lián)網(wǎng)”到底交流了什么樣的信息?是怎樣交流的?對于這些課題目前還處于研究階段。Simard還發(fā)現(xiàn),互相競爭的不同樹種之間也存在著信息交換。另外,D.A.Perry(1998)發(fā)現(xiàn),菌絲有自己的行為方式,它們似乎特別熱衷于將信息和資源進(jìn)行調(diào)節(jié)和公平分配。
近自然林的語言交流
研究發(fā)現(xiàn),在有喬木、灌木和草本的共棲森林群落(Symbiotic community)中,生物之間的語言交流更為頻繁和高效。但當(dāng)我們步入克隆繁殖的高產(chǎn)工業(yè)原料林或現(xiàn)代農(nóng)莊時,樹木、植物們都沉默了,研究人員很難監(jiān)測到上述基于語言信號的樹木之間的交流現(xiàn)象。之所以如此,是因為這些樹種、作物是經(jīng)過人工長期選育的,這些培育出來的樹木大都失去了在地上或地下進(jìn)行語言交流的能力,雜灌、雜草被清除也使得樹木失去伙伴,因此,樹木和作物很容易遭受病蟲害的啃食(N.Lymn, 2016)。這便是很多現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、人工林業(yè)大量使用農(nóng)藥、化學(xué)品的一個重要原因。

這就表明,人類要獲得人工林可持續(xù)經(jīng)營效益,維護(hù)森林的“近自然(Close-to-nature)”天性,使之保持多物種、高生物多樣性的狀態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)功能是十分必要的。或許,我們也可以在樹木、農(nóng)作物的繁育計劃中,多融入一些野生基因,這樣我們種植的樹木之間便可以進(jìn)行更多的語言交流,同時也可以自行抵抗蟲害了。這樣既節(jié)約了經(jīng)營成本,又避免了化學(xué)品對水源、土壤,乃至空氣等自然資源的污染,保護(hù)了人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。
樹木間使用聲波交流嗎?
樹木能像人類那樣通過聲音(聲波)進(jìn)行語言交流嗎?當(dāng)樹木枝叉、樹葉之間相互摩擦?xí)r會產(chǎn)生聲音,但這種聲音是由于風(fēng)力引起的,而不是受樹木控制的。西澳大利亞大學(xué)的M.Galiano(2012)博士通過在實驗室測試苗木生長的聲學(xué)過程發(fā)現(xiàn),它們的根系會以220赫茲的頻率發(fā)出爆裂聲。迄今尚不知道這意味著什么,因為死木在燃燒時也會發(fā)出類似的聲音。但當(dāng)試驗人員把苗木的根曝露在220赫茲的爆裂聲中時,根系則會向發(fā)出聲音的方向偏轉(zhuǎn)。這表明這些植物的根系正在記錄這種頻率,樹木能夠感受到或者說能夠聽懂附加在這些頻率中的信息。因此,聲波可能是樹木間語言交流的方式。
人類越不斷探索,越能發(fā)現(xiàn)人類不是地球上唯一的智能型生命。樹木看似悄無聲息地佇立在森林里,實則正在永不停歇的進(jìn)行著讓人敬畏的秘密語言交流??茖W(xué)仍在繼續(xù)探索,我們對樹木的了解也會越來越多,或許,當(dāng)你下次再走進(jìn)森林時,聽到或感受到來自樹木的輕語時,你便已開啟探索樹木語言秘密真相的旅程了!

本文作者 王宏
北京林業(yè)大學(xué)森林培育學(xué)博士,中國林科院資源信息研究所所長、教授級高工、資深專家。任國家森林經(jīng)營工程技術(shù)研發(fā)中心主任、國家林業(yè)遙感與信息技術(shù)實驗室主任,是原國家林業(yè)局任命的國家儲備林政策解讀專家。

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