《科学画报》
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树联网：森林的智慧
2022-08-22 07:47:00科学家发现，森林的地下存在一个由真菌和树根组成的树联网，树木通过这种网络进行交流和互动，形成了一个相互联系的社会。
森林中的地下“互联网”
互联网可以说是20世纪人类最伟大的科技发明之一，覆盖全球的互联网络构成了现代信息社会的基础，它具有传递性、自由性、实时性、交换性、共享性和开放性的特点，使人们的生活和工作方式发生了翻天覆地的变化。
令人难以置信的是，自然界中其实早已有堪比互联网的网络，那就是森林中的树联网。
我们知道有很多动物是群居动物，它们的进食捕猎、睡眠、迁移等行为，都以集体为单位进行，彼此相互关照、相互协助，如蚂蚁、蜜蜂、金丝猴、大象、虎鲸等。而植物则不然，我们通常认为植物都是“个体户”，它们会通过竞争来获取尽可能多的资源，以提高自己的适应能力。
事实上，虽然植物之间的确存在竞争，不过植物的生长不是简单地依靠竞争。森林中的众多树木以非常复杂的方式进行交易、合作和互动，形成了一个有凝聚力的整体社会。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的森林生态学教授苏珊娜·西玛德，花费了30年时间对森林进行研究。她发现森林中绝大多数植物的根部都遍布一种丝状真菌，它们组成了如同互联网一样的地下网络。森林中的树木通过这种真菌网络进行“交谈”，并运送水、碳和营养物质，甚至可以对即将来临的威胁进行预警。苏珊娜将该网络称为“树联网”，这一突破传统的观点如今已被广泛接受。
苏珊娜的研究表明，这种树联网就像一个超级大脑，树木可以借助树联网交流信息，识别并养育它们的后代，老树还能将自己的经验教训传递给幼树。她还发现，树木很“聪明”，它们可以改变自己的行为，并且能够适应不断变化的环境而生存下来。
在树联网中，植物与真菌是互惠主义者。这些复杂的共生网络就像人类的神经和社会网络，甚至在各个中心节点拥有管理信息流的母树，进行内部联系，帮助众多树木抵御疾病、共同生存。
森林的“群聊”
苏珊娜曾经做了一个实验：她种了80棵树，品种包括纸皮桦和花旗松。她用塑料袋将树木包裹住，然后分别向包裹纸皮桦和花旗松的塑料袋中注入了含有放射性碳14和稳定性碳13的二氧化碳气体，用来验证这两种树之间是否有交流。
在树木通过光合作用把二氧化碳吸收之后，苏珊娜将塑料袋去掉，利用盖革计数器在树叶旁边进行探测。探测出的碳14和碳13的流向表明，纸皮桦和花旗松之间的交流是双向的。
而且在不同的季节，纸皮桦和花旗松之间的碳传递量是不对等的。在夏天，纸皮桦向花旗松输送的碳比较多，特别是当花旗松接受不到阳光照射时更为明显。在秋冬季节，当纸皮桦树叶掉光的时候，花旗松还在生长，它向纸皮桦输送的碳就比较多。这说明两种树其实是互相依赖的，它们之间不仅有竞争关系，还有合作关系。
在纸皮桦和花旗松的交流“语言”中，除了碳元素，还有氮元素和磷元素等其他化学物质。
这种地下的互惠共生现象是通过菌根网络（也就是苏珊娜所称的树联网）实现的。菌根是指土壤中某些真菌与植物根的共生体。菌根的主要作用是扩大根系吸收面，增加对植物根毛吸收范围外的元素（特别是磷）的吸收能力。真菌菌丝体既向根周土壤扩展，又与寄主植物组织相通，一方面从寄主植物中吸收糖类等有机物质作为自己的营养，另一方面又从土壤中吸收养分、水分供给植物。
树联网中的母树
树联网无比密集，1平方米地面下的菌丝连起来可以有几百千米长。不仅如此，菌丝与森林中其他的个体都有联系。这种联系不仅仅在单一种类中存在，也存在于不同种类的植物（如纸皮桦和花旗松）之间，它的工作原理就像互联网一样。
树联网中也有节点和链接。苏珊娜提取了一片花旗松森林中树木和真菌的DNA短序列，制作了一张图。图中的圆圈就是节点，即花旗松；直线就是那些链接，即菌丝。那些最大的、颜色最深的节点就是中心树，也被称为母树，因为它们哺育着处在林下叶层的幼苗。图中黄色的点就代表了幼苗，它们已经与自己的母树建立了联系。在一片森林中，一棵母树可以和几百棵树建立联系。
苏珊娜使用同位素示踪剂检测发现，母树会将自己多余的碳元素通过树联网传递给幼苗，这种方式可以增加幼苗的存活率。
在另一个实验中，苏珊娜将母树和它的幼苗以及一些陌生的幼苗种在一起。她发现，母树会通过更大的树联网覆盖住自己的幼苗所在的区域，为它们送去更多的碳。现在人们仍不清楚母树是如何通过树联网识别自己的“孩子”的，某些化学物质在其中可能发挥了重要作用。因为当幼苗通过这些树联网与母树或它们的“兄弟姐妹”联系时，研究人员检测到的反应比它们与陌生树木联系时要显著得多。这种亲情联系改变了幼苗的生根行为，也改变了它们的化学成分、营养和它们对疾病的反应。
母树对整个森林群落的福祉至关重要。它们是树木交流、保护和感知的中心，它们哺育自己的后代，并提供信息，帮助一代又一代的树木生存下来。
树联网的发现改变了我们对森林的理解，它说明自然选择的结果不仅仅是竞争，它涉及许多不同的相互作用和物种与环境之间的关系。
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