林木“互联网”

成琳岚

森林深处可不像它表面上看起来的那般宁静。越来越多的研究显示，这些树木可以通过一个巨大的地下真菌网络相互进行“交谈”呢！

当加拿大森林生态学家斯马尔德教授意识到树木之间可以相互进行交谈时，她并未对此感到特别的意外。因为斯马尔德教授的职业生涯是从做护林员开始的，那时，她只负责种植成片整齐的树木。但她知道，植物的自然状态绝非像人们栽种的树木行列那样规整，而是一个充满了令人难以置信的混乱、复杂并相互关联的世界。当人们走入原始森林，看到的都是交织在一起的植物，它们其实都在彼此提供栖息地。自然界就是这样一个网络般的存在，大量相互作用的个体置身其间，彼此依存。

这些发现始于20世纪90年代。当时，有很多林业学者都在研究树木之间如何竞争光照，但一种关于真菌与植物根系之间的地下联系即被称作“菌根”的研究正逐步开展起来，并不时有令人兴奋的新发现。斯马尔德便将眼光逐渐放到了地下，发现那里才是指挥树木行为的大本营。

是的，在我们脚下，植物正在不断地进行着对话，那些关于友谊、贪婪与背叛的故事，也正依托着这个地下网络不断地上演着。如果说森林里的树木之间有着千丝万缕的复杂关系，那么，这个地下世界的精彩程度也绝不亚于地上。现在就让我们来一起看看，这个被称为“林木互联网”的微观世界吧。

地下才是指挥树木行为的大本营。在我们脚下，植物正在不断地进行着对话，那些关于友谊、贪婪与背叛的故事正在上演。

树木的语言

首先我们要知道，菌根无处不在。每当在森林中前进一步，你的脚步便能覆盖拉伸起来有数百千米长的真菌菌丝，这些菌丝便是“林木互联网”中的“光纤电缆”。它们与植物的根一起形成菌根，并依靠着这样的联结相互传递各自生长所需的物质。

数十年来，这样的关系被视为植物与真菌之间的直接交换，即植物通过光合作用提供富含碳的糖类，作为回报，它们也能依靠真菌从土壤中获取自身所需的磷、氮等营养物质。

现在，我们可不能忽视来自另一层面的互动——所谓的交换不仅仅局限于植物与真菌之间，相邻的植物间也会通过真菌作为通道彼此进行联络。随着真菌菌丝的延伸，越来越多的植物加入进来，形成一个名为“共同菌根网络”的网络。通过这些网络，植物间便可以相互交换营养物质以及水分等等。

科学家将这样的交换称为“树的语言”。通过这样的“语言”，树木们还真是有很多“话”可说。科学家们发现，当引导那些被共同的菌根网络所连接的植物，吸收一些资源型物质如碳的同位素时（同位素是同一元素的不同原子，其原子具有相同数目的质子，但中子数目却不同。例如：氢的同位素氕、氘和氚），人们便可依靠追踪这些同位素的移动来发现树木之间的物质交换。就这样，一个如同“林木社区”样的图景展现在了我们面前：“母树”会将碳类资源传递给自己的幼苗：将死的树木也会将营养物质捐献给自己的邻居；有的树甚至偏爱地将更多的资源分配给与自身密切相关的植物；有的树会成为资源集散地一般的存在，在富集营养物质与水分的同时，又将其分配给同一个菌根网络中对此有需要的植株。

菌根无处不在。每当在森林中前进一步，你的脚步便能覆盖拉伸起来有数百千米长的真菌菌丝，这些菌丝便是“林木互联网”中的“光纤电缆”。

“和谐社区”

照这么看来，树木间可以相互提供支持，并一起塑造它们栖息着的生态系统。当所有身处其间的树木都联系在一起时，这样的森林便不再是简单的树木集合，而更像是一个巨型的超级个体。

然而，“林木互联网”还不仅仅限于树木之间。从热带雨林到北极苔原几乎都能找到菌根的存在，它们持续地滋养着地球上绝大多数陆地植物的生长。这些菌根所形成的复杂网络，不仅包含多种植物，也可以包括多个物种，并且，它们还能够根据所涉及的真菌类型的不同，去交换不同的物质。

在过去的几年里，科学家已经证实，连接到“林木互联网”中的植物，并非只是相互传递营养物质。当蚕豆遭到蚜虫侵袭时，它们释放的化学物质不但能击退攻击者，甚至还能吸引来捕食蚜虫的黄蜂。这可真是个双管齐下的好计谋！英国微生物生态学家大卫·约翰森教授对此十分感兴趣。他想知道的是，菌根系统是否还能作为预警系统，让植物知道攻击正在发生。于是，他将蚜虫引到植株上，观察相邻植物的反应。他发现，当邻居受到攻击时，这些植物会表现出相同的防御反应。不过，只有当它们的根系位于同一个菌根网络中时，这样的情况才会出现。

植物隐秘的社交生活

一直以来，人们普遍认为植物之间是不存在交流的。然而，最近科学研究发现：植物界许多物种间实际上有着相当生动且信息丰富的“对话”。一方面，植物会通过向空气中释放一种有气味的挥发性有机化合物来传递信息：另一方面，它们还可以分泌可溶性化學物质到根际，并沿着由土壤真菌形成的网状通道来运输这些物质。所有这些信号可不仅仅是“闲聊”，而是警告自己的“邻居”即将到来的各种危险。

例如，为了应对食草动物的袭击或是感染，植物会释放一种混合性的挥发性有机化合物（VOCs）到空气中，相邻的植物一旦接收到该物质，便会激活自身的防往P系统，或是改变某些与防御相关的基因表达，来应对即将面临的危险。

有时，针对食草动物的啃食以及针对病原体的警告信号，也会通过土壤真菌的丝状菌丝传播开采。这些真菌菌丝根植在地下菌丝体网络中，连接着不同植物的根。然而，对于这些有机化合物在菌丝网络中的传播机制，现阶段的科学研究还未能完全掌握。有种假设认为，它们可能是沿着菌丝表面流动的薄层水，或是通过菌丝本身的细胞质而得以行进。

另外，当遭到干旱威胁时，植物也会从其根部分泌可溶性化学物质并通过土壤扩散到相邻植物的根部，相邻植物会关闭其叶片上的气孔来进行响应，并进一步将该信息传递给下一个相邻的植株。

连接到“林木互联网”中的植物，并非只是相互传递营养物质。当蚕豆遭到蚜虫侵袭时，它们释放的化学物质不但能击退攻击者。甚至还能吸引来捕食蚜虫的黄蜂。

当然，这种真菌通信的速度肯定与宽带网速是不能比的，大概只能看作是拨号上网吧，但就算这样，当饥饿的毛虫来袭，或是有害病原体肆虐之时，它们也在植物间传递此类信息方面发挥着重要的作用。

充满竞争

到目前为止，一切看起来都很和谐。植物会对自己的邻居伸出帮助的手，这样的想法真的很好，但荷兰科学家基尔却认为：这并不现实。我们看到一个和谐的林木社区，不过是因为我们想要看到和谐而已，这符合我们作为终极养育者的自然世界观。但是，当我们揭开表面往下看时就会发现，这里根本就不和谐。毕竟，在一个资源有限的环境里，“邻居”有时候真的只是“对手”的另一种称呼而己。

基尔及其团队在研究中发现，当不同种类的植物连接到相同的真菌网络时，它们对于供给这些真菌便开始兴致大减。这一发现具有重要意义，这一现象表明，当发现真菌网络同时也在惠及自己的竞争对手时，植物就会采取另外一种竞争策略。

就像硬币有正反一样，“林木互聯网”也有着它的黑暗面。当桦树向它的杉树邻居捐赠碳的时候，兰花却会从栖身的树上偷取一些碳；当有的树向同类发出疾病来袭的警告时，另一棵树可能正在向自己的对手输出致命的毒素。是的，就如同合作一样，竞争也是定义“林木互联网”不可或缺的一环。

即便一些表面上看起来十分友好的物质交换，其实质也并非那么美好。美国科学家凯瑟琳·莫里斯博士在花了数年时间探索植物间通过菌根网络建立的复杂关系之后发现：把植物之间的关系想象成互帮互助这一点的确十分具有诱惑力，但就拿大家熟悉的老树哺育幼苗的例子来说，我们其实应该意识到，这不过是年轻树的一种寄生行为而已。

竞争也是“林木互联网”中不可或缺的一环。当桦树向它的杉树邻居捐赠碳的时候，兰花却会从栖身的树上偷取一些碳。

真菌控制

看过植物间的互动后，我们来看看真菌。尽管植物与真菌之间的关系似乎是互利互惠的，但有的学者仍然对这段关系中谁才是老大的问题感到好奇。基尔认为，所有合作关系的基础其实都是冲突的，因为我们都希望能从合作关系中获得最大的回报。植物和真菌也不例外，谁都想要从合作伙伴那里获取所需的资源，同时尽可能地减少自己的付出。如今的许多研究都将真菌仅仅看作是菌根网络中的一个通道，但有科学家认为，或许真菌才是掌控两者关系的关键。例如，一个菌根网络会连接多种植物作为寄主，这样的情况也许仅仅只是因为多样化的植物伙伴能给真菌获取碳带来好处。由于植物自身是可以从土壤中吸收营养的，而好些菌根网络里的真菌却只能完全依靠植物存活，因此，为了营造一个有利于真菌的竞争环境，这些真菌往往会扼制网络中的植物自主获取资源，而让植物只能依赖它们去提供。对此，基尔的解释是：如果我切断了你获取食物的通路，你当然只能依靠我才能吃饱啦！

目前，大多数的研究还仅限于确立从植物A到植物B的信号或资源传导上。斯马尔德教授认为，菌根网络极其复杂，其间的交流机制可能有成千上万种。我们能监测到某个信号从一个植株传递至另一个植株，这已经是十分了不起的成绩了。莫里斯博士则提出，或许菌根网络中的信号传递是一个被动的过程，化学物质只是搭了水分传输的顺风车而已。说到底，菌根网络间的传递机制对于现在的我们来说仍旧是未解之谜。

不过，斯马尔德教授认为：我们既然已经知道这样的物质传递路径是多么的复杂，那么就更不应该把问题过于简单化，认为只有一种机制在起作用，或是认为真菌完全不参与其中。

菌根网络社会

语言、超级个体、“林木互联网”……所有这些关于菌根网络的探讨都不缺乏隐喻，但没有哪个词能真正捕捉到它那微妙的混杂着合作与竞争的复杂性。也许斯马尔德教授的比喻最为精当：“越深入研究菌根网络，就越觉得它像是对人类社会的一个巨大隐喻。你看，我们的社会里有记者，有科学家，有教师，有医生，所有人一起，才构成了社会。如果你把这一系统中的任何一员抽走，那么这个系统都将不再运转。”同样的，要让一个生态系统保持正常运转，就需要其中的每一个组件都准确到位。

那么，这个菌根网络社会是田园牧歌般的乌托邦——每个成员都平等地共享着资源？抑或是充斥着资本主义弱肉强食法则的世界——每个个体都想要利用关系去获利？也许两者都各有一点儿吧。就像人类社会一样，植物的世界也是多姿多彩的，有帮助也有阻碍，有合作亦有自利。自然建立在无数的联系之上，我们也是如此。

菌根网络社会混杂着合作与竞争。

聪明的植物

五种令人惊叹的能力，帮助植物存活并繁荣壮大。

聆听者

古典音乐当然不会让你的植物长得更茁壮，但这并不意味着植物对环境中的声音就无动于衷。对拟南芥属植物播放拟种毛虫的录音，就足以使它们的叶子充满用于防御攻击者的化学物质。

肉食者

捕蝇草依靠触觉便知道什么时候应该抓住猎物，为了避免抓错，它们甚至还学会了计数。为了确保捕捉到一只活着的并蠕动着的猎物，陷阱精确到只有在受到两次敲击之后才会关闭，关闭后还会等监测到三次触动之后才开始消化猎物。

绞杀者

一种叫菟丝子的寄生植物通过气味定位其猎物。当一个番茄植物的气味飘向这种藤蔓时，这些化学信号会促使这种植物的卷须向气味的源头蜿蜒生长。这个吸血鬼一样的卷须将缠绕其猎物，然后从其内部吸取营养。

蝙蝠爱好者

有一种婆罗洲猪笼草需要从蝙蝠的粪便中得到营养物质，而确保食物稳定供应的最好方法就是鼓励蝙蝠栖息在里面。为了做到这一点，这种植物进化出一反射罩，将蝙蝠的信号反弹回去，诱使他们前往并安顿下来。

光导植物

植物根部有光受体，但其功能直到最近才被揭示出来。最新的研究发现，拟南芥植物的茎就像光纤电缆一样，将阳光导入到根系中。并在那里触发蛋白质的合成，促进植物健康生长。