林木“互聯網”

成琳嵐

森林深處可不像它表面上看起來的那般寧靜。越來越多的研究顯示，這些樹木可以通過一個巨大的地下真菌網絡相互進行“交談”呢！

當加拿大森林生態學家斯馬爾德教授意識到樹木之間可以相互進行交談時，她并未對此感到特別的意外。因為斯馬爾德教授的職業生涯是從做護林員開始的，那時，她只負責種植成片整齊的樹木。但她知道，植物的自然狀態絕非像人們栽種的樹木行列那樣規整，而是一個充滿了令人難以置信的混亂、復雜并相互關聯的世界。當人們走入原始森林，看到的都是交織在一起的植物，它們其實都在彼此提供棲息地。自然界就是這樣一個網絡般的存在，大量相互作用的個體置身其間，彼此依存。

這些發現始于20世紀90年代。當時，有很多林業學者都在研究樹木之間如何競爭光照，但一種關于真菌與植物根系之間的地下聯系即被稱作“菌根”的研究正逐步開展起來，并不時有令人興奮的新發現。斯馬爾德便將眼光逐漸放到了地下，發現那里才是指揮樹木行為的大本營。

是的，在我們腳下，植物正在不斷地進行著對話，那些關于友誼、貪婪與背叛的故事，也正依托著這個地下網絡不斷地上演著。如果說森林里的樹木之間有著千絲萬縷的復雜關系，那么，這個地下世界的精彩程度也絕不亞于地上。現在就讓我們來一起看看，這個被稱為“林木互聯網”的微觀世界吧。

地下才是指揮樹木行為的大本營。在我們腳下，植物正在不斷地進行著對話，那些關于友誼、貪婪與背叛的故事正在上演。

樹木的語言

首先我們要知道，菌根無處不在。每當在森林中前進一步，你的腳步便能覆蓋拉伸起來有數百千米長的真菌菌絲，這些菌絲便是“林木互聯網”中的“光纖電纜”。它們與植物的根一起形成菌根，并依靠著這樣的聯結相互傳遞各自生長所需的物質。

數十年來，這樣的關系被視為植物與真菌之間的直接交換，即植物通過光合作用提供富含碳的糖類，作為回報，它們也能依靠真菌從土壤中獲取自身所需的磷、氮等營養物質。

現在，我們可不能忽視來自另一層面的互動——所謂的交換不僅僅局限于植物與真菌之間，相鄰的植物間也會通過真菌作為通道彼此進行聯絡。隨著真菌菌絲的延伸，越來越多的植物加入進來，形成一個名為“共同菌根網絡”的網絡。通過這些網絡，植物間便可以相互交換營養物質以及水分等等。

科學家將這樣的交換稱為“樹的語言”。通過這樣的“語言”，樹木們還真是有很多“話”可說。科學家們發現，當引導那些被共同的菌根網絡所連接的植物，吸收一些資源型物質如碳的同位素時（同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同數目的質子，但中子數目卻不同。例如：氫的同位素氕、氘和氚），人們便可依靠追蹤這些同位素的移動來發現樹木之間的物質交換。就這樣，一個如同“林木社區”樣的圖景展現在了我們面前：“母樹”會將碳類資源傳遞給自己的幼苗：將死的樹木也會將營養物質捐獻給自己的鄰居；有的樹甚至偏愛地將更多的資源分配給與自身密切相關的植物；有的樹會成為資源集散地一般的存在，在富集營養物質與水分的同時，又將其分配給同一個菌根網絡中對此有需要的植株。

菌根無處不在。每當在森林中前進一步，你的腳步便能覆蓋拉伸起來有數百千米長的真菌菌絲，這些菌絲便是“林木互聯網”中的“光纖電纜”。

“和諧社區”

照這么看來，樹木間可以相互提供支持，并一起塑造它們棲息著的生態系統。當所有身處其間的樹木都聯系在一起時，這樣的森林便不再是簡單的樹木集合，而更像是一個巨型的超級個體。

然而，“林木互聯網”還不僅僅限于樹木之間。從熱帶雨林到北極苔原幾乎都能找到菌根的存在，它們持續地滋養著地球上絕大多數陸地植物的生長。這些菌根所形成的復雜網絡，不僅包含多種植物，也可以包括多個物種，并且，它們還能夠根據所涉及的真菌類型的不同，去交換不同的物質。

在過去的幾年里，科學家已經證實，連接到“林木互聯網”中的植物，并非只是相互傳遞營養物質。當蠶豆遭到蚜蟲侵襲時，它們釋放的化學物質不但能擊退攻擊者，甚至還能吸引來捕食蚜蟲的黃蜂。這可真是個雙管齊下的好計謀！英國微生物生態學家大衛·約翰森教授對此十分感興趣。他想知道的是，菌根系統是否還能作為預警系統，讓植物知道攻擊正在發生。于是，他將蚜蟲引到植株上，觀察相鄰植物的反應。他發現，當鄰居受到攻擊時，這些植物會表現出相同的防御反應。不過，只有當它們的根系位于同一個菌根網絡中時，這樣的情況才會出現。

植物隱秘的社交生活

一直以來，人們普遍認為植物之間是不存在交流的。然而，最近科學研究發現：植物界許多物種間實際上有著相當生動且信息豐富的“對話”。一方面，植物會通過向空氣中釋放一種有氣味的揮發性有機化合物來傳遞信息：另一方面，它們還可以分泌可溶性化學物質到根際，并沿著由土壤真菌形成的網狀通道來運輸這些物質。所有這些信號可不僅僅是“閑聊”，而是警告自己的“鄰居”即將到來的各種危險。

例如，為了應對食草動物的襲擊或是感染，植物會釋放一種混合性的揮發性有機化合物（VOCs）到空氣中，相鄰的植物一旦接收到該物質，便會激活自身的防往P系統，或是改變某些與防御相關的基因表達，來應對即將面臨的危險。

有時，針對食草動物的啃食以及針對病原體的警告信號，也會通過土壤真菌的絲狀菌絲傳播開采。這些真菌菌絲根植在地下菌絲體網絡中，連接著不同植物的根。然而，對于這些有機化合物在菌絲網絡中的傳播機制，現階段的科學研究還未能完全掌握。有種假設認為，它們可能是沿著菌絲表面流動的薄層水，或是通過菌絲本身的細胞質而得以行進。

另外，當遭到干旱威脅時，植物也會從其根部分泌可溶性化學物質并通過土壤擴散到相鄰植物的根部，相鄰植物會關閉其葉片上的氣孔來進行響應，并進一步將該信息傳遞給下一個相鄰的植株。

連接到“林木互聯網”中的植物，并非只是相互傳遞營養物質。當蠶豆遭到蚜蟲侵襲時，它們釋放的化學物質不但能擊退攻擊者。甚至還能吸引來捕食蚜蟲的黃蜂。

當然，這種真菌通信的速度肯定與寬帶網速是不能比的，大概只能看作是撥號上網吧，但就算這樣，當饑餓的毛蟲來襲，或是有害病原體肆虐之時，它們也在植物間傳遞此類信息方面發揮著重要的作用。

充滿競爭

到目前為止，一切看起來都很和諧。植物會對自己的鄰居伸出幫助的手，這樣的想法真的很好，但荷蘭科學家基爾卻認為：這并不現實。我們看到一個和諧的林木社區，不過是因為我們想要看到和諧而已，這符合我們作為終極養育者的自然世界觀。但是，當我們揭開表面往下看時就會發現，這里根本就不和諧。畢竟，在一個資源有限的環境里，“鄰居”有時候真的只是“對手”的另一種稱呼而己。

基爾及其團隊在研究中發現，當不同種類的植物連接到相同的真菌網絡時，它們對于供給這些真菌便開始興致大減。這一發現具有重要意義，這一現象表明，當發現真菌網絡同時也在惠及自己的競爭對手時，植物就會采取另外一種競爭策略。

就像硬幣有正反一樣，“林木互聯網”也有著它的黑暗面。當樺樹向它的杉樹鄰居捐贈碳的時候，蘭花卻會從棲身的樹上偷取一些碳；當有的樹向同類發出疾病來襲的警告時，另一棵樹可能正在向自己的對手輸出致命的毒素。是的，就如同合作一樣，競爭也是定義“林木互聯網”不可或缺的一環。

即便一些表面上看起來十分友好的物質交換，其實質也并非那么美好。美國科學家凱瑟琳·莫里斯博士在花了數年時間探索植物間通過菌根網絡建立的復雜關系之后發現：把植物之間的關系想象成互幫互助這一點的確十分具有誘惑力，但就拿大家熟悉的老樹哺育幼苗的例子來說，我們其實應該意識到，這不過是年輕樹的一種寄生行為而已。

競爭也是“林木互聯網”中不可或缺的一環。當樺樹向它的杉樹鄰居捐贈碳的時候，蘭花卻會從棲身的樹上偷取一些碳。

真菌控制

看過植物間的互動后，我們來看看真菌。盡管植物與真菌之間的關系似乎是互利互惠的，但有的學者仍然對這段關系中誰才是老大的問題感到好奇。基爾認為，所有合作關系的基礎其實都是沖突的，因為我們都希望能從合作關系中獲得最大的回報。植物和真菌也不例外，誰都想要從合作伙伴那里獲取所需的資源，同時盡可能地減少自己的付出。如今的許多研究都將真菌僅僅看作是菌根網絡中的一個通道，但有科學家認為，或許真菌才是掌控兩者關系的關鍵。例如，一個菌根網絡會連接多種植物作為寄主，這樣的情況也許僅僅只是因為多樣化的植物伙伴能給真菌獲取碳帶來好處。由于植物自身是可以從土壤中吸收營養的，而好些菌根網絡里的真菌卻只能完全依靠植物存活，因此，為了營造一個有利于真菌的競爭環境，這些真菌往往會扼制網絡中的植物自主獲取資源，而讓植物只能依賴它們去提供。對此，基爾的解釋是：如果我切斷了你獲取食物的通路，你當然只能依靠我才能吃飽啦！

目前，大多數的研究還僅限于確立從植物A到植物B的信號或資源傳導上。斯馬爾德教授認為，菌根網絡極其復雜，其間的交流機制可能有成千上萬種。我們能監測到某個信號從一個植株傳遞至另一個植株，這已經是十分了不起的成績了。莫里斯博士則提出，或許菌根網絡中的信號傳遞是一個被動的過程，化學物質只是搭了水分傳輸的順風車而已。說到底，菌根網絡間的傳遞機制對于現在的我們來說仍舊是未解之謎。

不過，斯馬爾德教授認為：我們既然已經知道這樣的物質傳遞路徑是多么的復雜，那么就更不應該把問題過于簡單化，認為只有一種機制在起作用，或是認為真菌完全不參與其中。

菌根網絡社會

語言、超級個體、“林木互聯網”……所有這些關于菌根網絡的探討都不缺乏隱喻，但沒有哪個詞能真正捕捉到它那微妙的混雜著合作與競爭的復雜性。也許斯馬爾德教授的比喻最為精當：“越深入研究菌根網絡，就越覺得它像是對人類社會的一個巨大隱喻。你看，我們的社會里有記者，有科學家，有教師，有醫生，所有人一起，才構成了社會。如果你把這一系統中的任何一員抽走，那么這個系統都將不再運轉。”同樣的，要讓一個生態系統保持正常運轉，就需要其中的每一個組件都準確到位。

那么，這個菌根網絡社會是田園牧歌般的烏托邦——每個成員都平等地共享著資源？抑或是充斥著資本主義弱肉強食法則的世界——每個個體都想要利用關系去獲利？也許兩者都各有一點兒吧。就像人類社會一樣，植物的世界也是多姿多彩的，有幫助也有阻礙，有合作亦有自利。自然建立在無數的聯系之上，我們也是如此。

菌根網絡社會混雜著合作與競爭。

聰明的植物

五種令人驚嘆的能力，幫助植物存活并繁榮壯大。

聆聽者

古典音樂當然不會讓你的植物長得更茁壯，但這并不意味著植物對環境中的聲音就無動于衷。對擬南芥屬植物播放擬種毛蟲的錄音，就足以使它們的葉子充滿用于防御攻擊者的化學物質。

肉食者

捕蠅草依靠觸覺便知道什么時候應該抓住獵物，為了避免抓錯，它們甚至還學會了計數。為了確保捕捉到一只活著的并蠕動著的獵物，陷阱精確到只有在受到兩次敲擊之后才會關閉，關閉后還會等監測到三次觸動之后才開始消化獵物。

絞殺者

一種叫菟絲子的寄生植物通過氣味定位其獵物。當一個番茄植物的氣味飄向這種藤蔓時，這些化學信號會促使這種植物的卷須向氣味的源頭蜿蜒生長。這個吸血鬼一樣的卷須將纏繞其獵物，然后從其內部吸取營養。

蝙蝠愛好者

有一種婆羅洲豬籠草需要從蝙蝠的糞便中得到營養物質，而確保食物穩定供應的最好方法就是鼓勵蝙蝠棲息在里面。為了做到這一點，這種植物進化出一反射罩，將蝙蝠的信號反彈回去，誘使他們前往并安頓下來。

光導植物

植物根部有光受體，但其功能直到最近才被揭示出來。最新的研究發現，擬南芥植物的莖就像光纖電纜一樣，將陽光導入到根系中。并在那里觸發蛋白質的合成，促進植物健康生長。