森林之母的地下互聯網 導讀:《尋找母樹》

森林之母的地下互聯網 導讀:《尋找母樹》

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森林的健康靠真菌絲網互助共生。(金恩植博士攝影/作者提供)

猫田日和

一本成功的自然科普書給讀者的不是解惑而已,而是激發更多的好奇心與紛沓而來的靈感與疑問…..

森林學長久以來是男性的專業領域,如今,這個領域卻被兩個女性給攻克了:一個是爬到樹頂揭開樹冠生態系奧秘的瑪格麗特.羅曼,另一個是蹲在林地上挖土而發現樹根驚人內幕的蘇姍.西馬爾德。前者的故事可從《爬樹的女人》(1999年) 略知一 二,而後者的故事就呈現在這本要推薦給讀者的《尋找母樹》(2021年)裡。

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《尋找母樹》的作者與樹的結緣,可追溯到她的曾祖父從法國移民到加拿大西部濱太平洋的拓荒謀生時。在她祖父的時代,砍樹與運材還是靠手鋸與馬匹的原始勞力。作者就是在這麼原始而完整的溫帶雨林裡度過童年。

她小時候還沒有電動的鋸樹工具,也尚未實施皆伐的森林作業(砍得一株樹不剩的伐木方式),對她而言,那些失去幾株樹木的森林還是她的自然樂園。她與森林的親近關係,可見諸她一生喜歡咀嚼白樺樹下黑黏黏的腐植質的這一特殊嗜好。

及長,她參與家鄉的造林業務,被派到一處皆伐地,調查人種樹苗之生長與健康狀況。她注意到天然下種的樹苗欣欣向榮,而附近人種的樹苗卻奄奄一息。她挖開樹苗的根探個究竟,發現健康苗根上纏繞着千絲萬縷的真菌絲,而人種的苗根卻光禿禿的。這讓她悟出皆伐地的人造林長不好,可能與林地土壤的真菌絲有關。

這個疑問促使她從讀大學的森林繫到碩、博士的森林研究所,乃至後來在大學森林系任教期間持續地加以追究,終於揭露了樹林健康的驚人內幕。這個過程精彩地披露在《尋找母樹》一書裡。

樹林的健康乃互助共生

她發現森林的健康緊緊維繫於樹根的健康上;而根的健康又建立在其與真菌之緊密的共生關係上。她用科學方法證實了:樹與樹之間的緊密溝通能力,決定了樹本身與森林生態系的健康。她用同位素碳等科學技術,證明樹與樹之間靠真菌絲網路相互支援水、碳水化合物和無機營養。例如,白樺藉落葉來適應冬季潮溼而寒凍的氣候,但無法進行光合作用,此時,附近的常綠美西黃杉(即書上的花旗鬆)便會輸送碳水化合物等營養過去,讓白樺度過冬之困境。到了夏季,環境變得乾燥而酷熱,白樺便會反饋而把糧食輸送給美西黃杉。這種互助共生的關係,維持了整座樹林的健康,使之不斷的更新,永保青春,整個森林生態系的服務功能(例如,水土保持、食物網完整、固碳生氧、維持生命多樣性)遂得以正常發揮。

緣於此理,東海大學的汪碧涵教授指出,能與大雪山與棲蘭山的臺灣紅檜林共生的叢枝真菌多達95種,這對穩定臺灣暖溫氣候區的天然針葉林,是非常重要的生物因子。

然而,林業界盛行的皆伐作業與栽植外地單一樹種的造林技術,卻破壞了林地長久以來所建立的原生樹種(如美西黃杉與白樺)之間緊密的菌根網關係。用焚燒來整地、改種速生的外地樹種、使用除草劑(或砍刀)除去樹苗的競爭對手(如白樺,林務人員稱之爲雜草),實施「自由生長」的林業管理政策,雖可收短期之效,卻無長期效益。汪碧涵教授又指出,臺灣天然闊葉樹皆伐後,用日本買來的柳杉種子造林,林地土壤原有的共生真菌很快地消失了,全被腐生真菌取代。我們能期待柳杉人工林能完整發揮過去天然闊葉樹林的生態功能嗎?

有關植物與真菌之共生現象的發現,最重要的人是十九世紀的德國樹病學家弗蘭克 (A.B. Frank, 1839-1900),他於1885年爲文首創「菌根」一詞,意指樹根與真菌間特殊營生的一種共生體。這個概念修正了新達爾文主義的演化論之物競天擇。因爲共生現象普遍的存在於生物界。也就是說競爭與合作是物種演化的共同驅動力。弗蘭克的理論大大地改變了我們對森林生態系的理解。

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談起真菌,這個神秘的生物其實是大有來頭的。真菌在生物學的分類地位崇高無比,它自成一界,與動物界與植物界平起平坐,且年資更久,十億年前就出現在地球上 了。

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真菌目前是地球上最大的活生物體。去年(2021年)在美國奧勒崗州發現了一個奧氏蜜環菌個體,真菌絲網佔地近九百公頃,約是臺北市大安森林公園的三十五倍大。該真菌已約活了一萬歲,可以說是地球年歲最長的活生物體。

真菌比植物早五億年

真菌與植物的共生史也非常久遠。真菌約在十億年前出現,比首批登陸的植物還早上五億年。大約在四億五千萬年前,在海邊擱淺的輪藻(綠藻的始祖),因真菌的菌絲適時伸入輪藻的組織,提供輪藻所需的淡水與無機營養,同時,輪藻報以光合作用製造的碳水化合物,如此,真菌與植物一拍即合,並天長地久的共營生活到今天。

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這麼神秘的共生行爲之所以會發生,其實是自然早已有的安排,只是缺時機。基因 組學的研究者發現,水生輪藻(植物的先祖)能在五億年前上岸並開疆闢土,靠的是輪藻自己早有若干「信號基因」存在,此基因已具有適應陸地生活的特性。真菌在水岸適時伸出友誼之手,順利與輪藻結成共生體。自此,陸地上幾乎每一種植物都受到共生真菌的糧食援助。我們若認識到這段跨越兩個生物界的雙贏合作,自然要 重視並維護樹與真菌合作帶來的森林生態系之生機與福祉。

本書作者認爲,真菌的菌網有如人腦的神經網。例如美西黃杉受到蟲害時似乎會送出化學警訊給附近的美西黃鬆,美西黃鬆便加速製造防禦來扺御昆蟲的入侵,防止害蟲的過度啃食。

天然林裡大大小小的樹木往往會形成羣落,由一株株歷盡滄桑的老樹來照顧,這個羣落裡的老樹便是本書所指的「母樹」。母樹利用它聯繫上的菌絲網,協助羣落裡其他成員過好日子。母樹的優良基因靠其種子散佈而年年可更新樹林。要是採用皆伐取材(尤其是老樹的大材)的作業,這座森林便毀了。

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樹與真菌合作也可治療人的病痛。治療乳癌的紫杉醇,便是紅豆杉與叢枝菌根菌共生的結果,從紅豆杉的形成層裡提煉製成的。在靈魂與肉體上,樹與真菌都支撐本書作者的生命。

走進一座老生天然林裡,我們會感受到矗立的樹與朵朵的蘑菇是各自生活着的,一切是如此祥和與寧靜。但是作者告訴我們,整座樹林其實是個忙碌的社羣,空中與地底充滿移動的信息,支配着這個樹林社羣的正常活動。這個情況正如我們的手機,雖然靜靜的、未發出聲響,卻隨時在接收各方信息,你也可以無聲無息地發送信息。科學家發現,真菌與其共生的植物也毫不含糊地隨時都在收發信息。只是,我們靠的是無線網路,它們靠的是菌絲網路。

植物或真菌有沒有語言?

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談到這裡,植物個體之間能夠傳遞消息、輸送水與無機營養、放送化學信息,聽起來很像植物社羣有語言、有自主能力。令人好奇的就是:植物或真菌有沒有語言,或具有類似語言的工具?作者認爲有。作者在化療乳癌的期間,研究紅豆杉會釋放化學信息給鄰樹,強化彼此的防禦力。其釋放訊號的化合物類似我們的腦神經傳遞素。溝通是靠雙向並行、有去有回的傳遞訊息,並可指揮行動。這點,在植物社羣內已經存在。

到底植物或真菌有沒有語言?在此舉一個最近的研究成果與讀者分享。植物間能互相溝通是有實證的,但是靠什麼形式?安德魯.阿達馬茨基 (Andrew Adamatzky)是電腦學教授,他研究蘑菇的語言,將成果發表在今年(2022年)三月份的英國《皇家學會公開科學》期刊。他把電極插進真菌絲與子實體,記錄電波輸出的尖峰。他發現蘑菇之間能用有若人類的言語在溝通。他初步鑑定出真菌的詞彙大約有五十個單字,其語言之構詞複雜度更甚於英語。談話內容除了表示自己在場之外,還可能談論天氣、危險逼近,甚至有其他動物過來等等。阿達馬茨基寫到真菌的單字長度比擬英語,令人難以想像。

作者一直心懸環境變化。她寫到溫帶雨林有一半碳存在土壤裡。真菌絲能將健康樹裡的無機營養、水、碳水化合物輸送給環境變化下的弱勢樹木,讓它們度過乾旱、炎熱的季節。換句話說,牛肝菌與伏革菌等真菌可以提升森林對氣候變化帶來之壓力的承受力。同時它們也可以提前發出警告,讓松樹降低山鬆甲蟲的危害。該書的最後一頁的最後一句是呼籲:請求大家手牽手來調查森林的更新作業,使其在氣候變化下做到保護生物多樣性、增加碳吸存;可謂苦口婆心的科學家。

綜觀全書,作者的觸角是多方面的,她從觀察自然(人造林的成敗)中提出科學性疑問,並從森林的生態學、人的資源利用、大環境的氣候變化看待森林問題。她從產生科學的疑問到從事試驗設計、統計分析,得到具有一定說服力的結論,這是一本值得推薦、有科普內涵的書。

放逐之境

女性生態學家的付出

在這裡,還得提一提當今職業女性的問題。在男性主導的社會文化下,女性除了面臨職業競爭的壓力,還得承受養兒育女的家庭的壓力。兩位闖入森林學這個女性禁地的生態學家——瑪格麗特.羅曼與蘇姍.西馬爾德,都是在事業的巔峰時期,以離異結束婚姻生活成爲單親媽媽,作爲貢獻社會的代價。

羅曼把嬰兒裝在籃子裡,擺在樹下,把自己吊到樹冠做試驗,心卻放不下樹根旁熟睡的嬰兒。在一次會議上,西馬爾德前胸掛着女兒出席。輪到她上陣時,胸前早已是溢乳造成的一片溼痕了。對野外生態學家兼單親媽媽而言,她們的付出之多,非一般人所能體會的。然而,她們的親子關係像被密集與無所不在的菌絲緊緊地貼着,這也是許多家庭無緣享受到的親情。

一本成功的自然科普書給讀者的不是解惑而已,而是激發更多的好奇心與紛沓而來的靈感與疑問。這是尋求新知的動力、好奇心的發酵、答案的追尋,這本書都做到了。(《尋找母樹》一書由大塊文化出版)

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