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(wǎng)絡(luò)相互進(jìn)行“交談”呢！

當(dāng)加拿大森林生態(tài)學(xué)家斯馬爾德教授意識到樹木之間可以相互進(jìn)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(yè)生涯是從做護(hù)林員開始的，那時，她只負(fù)責(zé)種植成片整齊的樹木。但她知道，植物的自然狀態(tài)絕非像人們栽種的樹木行列那樣規(guī)整，而是一個充滿了令人難以置信的混亂、復(fù)雜并相互關(guān)聯(lián)的世界。當(dāng)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(wǎng)絡(luò)般的存在，大量相互作用的個體置身其間，彼此依存。

這些發(fā)現(xiàn)始于20世紀(jì)90年代。當(dāng)時，有很多林業(yè)學(xué)者都在研究樹木之間如何競爭光照，但一種關(guān)于真菌與植物根系之間的地下聯(lián)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(fā)現(xiàn)。斯馬爾德便將眼光逐漸放到了地下，發(fā)現(xiàn)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(jìn)行著對話，那些關(guān)于友誼、貪婪與背叛的故事，也正依托著這個地下網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜關(guān)系，那么，這個地下世界的精彩程度也絕不亞于地上?，F(xiàn)在就讓我們來一起看看，這個被稱為“林木互聯(lián)網(wǎng)”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(jìn)行著對話，那些關(guān)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(dāng)在森林中前進(jìn)一步，你的腳步便能覆蓋拉伸起來有數(shù)百千米長的真菌菌絲，這些菌絲便是“林木互聯(lián)網(wǎng)”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(lián)結(jié)相互傳遞各自生長所需的物質(zhì)。

數(shù)十年來，這樣的關(guān)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(yǎng)物質(zhì)。

現(xiàn)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(jìn)行聯(lián)絡(luò)。隨著真菌菌絲的延伸，越來越多的植物加入進(jìn)來，形成一個名為“共同菌根網(wǎng)絡(luò)”的網(wǎng)絡(luò)。通過這些網(wǎng)絡(luò)，植物間便可以相互交換營養(yǎng)物質(zhì)以及水分等等。

科學(xué)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(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)引導(dǎo)那些被共同的菌根網(wǎng)絡(luò)所連接的植物，吸收一些資源型物質(zhì)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(shù)目的質(zhì)子，但中子數(shù)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(fā)現(xiàn)樹木之間的物質(zhì)交換。就這樣，一個如同“林木社區(qū)”樣的圖景展現(xiàn)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(yǎng)物質(zhì)捐獻(xiàn)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(guān)的植物；有的樹會成為資源集散地一般的存在，在富集營養(yǎng)物質(zhì)與水分的同時，又將其分配給同一個菌根網(wǎng)絡(luò)中對此有需要的植株。

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

“和諧社區(qū)”

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(tài)系統(tǒng)。當(dāng)所有身處其間的樹木都聯(lián)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(lián)網(wǎng)”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(xù)地滋養(yǎng)著地球上絕大多數(shù)陸地植物的生長。這些菌根所形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，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(jù)所涉及的真菌類型的不同，去交換不同的物質(zhì)。

在過去的幾年里，科學(xué)家已經(jīng)證實，連接到“林木互聯(lián)網(wǎng)”中的植物，并非只是相互傳遞營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)蠶豆遭到蚜蟲侵襲時，它們釋放的化學(xué)物質(zhì)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(tài)學(xué)家大衛(wèi)·約翰森教授對此十分感興趣。他想知道的是，菌根系統(tǒng)是否還能作為預(yù)警系統(tǒng)，讓植物知道攻擊正在發(fā)生。于是，他將蚜蟲引到植株上，觀察相鄰植物的反應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鄰居受到攻擊時，這些植物會表現(xiàn)出相同的防御反應(yīng)。不過，只有當(dāng)它們的根系位于同一個菌根網(wǎng)絡(luò)中時，這樣的情況才會出現(xiàn)。

植物隱秘的社交生活

一直以來，人們普遍認(rèn)為植物之間是不存在交流的。然而，最近科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：植物界許多物種間實際上有著相當(dāng)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(fā)性有機(jī)化合物來傳遞信息：另一方面，它們還可以分泌可溶性化學(xué)物質(zhì)到根際，并沿著由土壤真菌形成的網(wǎng)狀通道來運輸這些物質(zhì)。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(yīng)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(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）到空氣中，相鄰的植物一旦接收到該物質(zhì)，便會激活自身的防往P系統(tǒng)，或是改變某些與防御相關(guān)的基因表達(dá)，來應(yīng)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(wǎng)絡(luò)中，連接著不同植物的根。然而，對于這些有機(jī)化合物在菌絲網(wǎng)絡(luò)中的傳播機(jī)制，現(xiàn)階段的科學(xué)研究還未能完全掌握。有種假設(shè)認(rèn)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(xì)胞質(zhì)而得以行進(jìn)。

另外，當(dāng)遭到干旱威脅時，植物也會從其根部分泌可溶性化學(xué)物質(zhì)并通過土壤擴(kuò)散到相鄰植物的根部，相鄰植物會關(guān)閉其葉片上的氣孔來進(jìn)行響應(yīng)，并進(jìn)一步將該信息傳遞給下一個相鄰的植株。

連接到“林木互聯(lián)網(wǎng)”中的植物，并非只是相互傳遞營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)蠶豆遭到蚜蟲侵襲時，它們釋放的化學(xué)物質(zhì)不但能擊退攻擊者。甚至還能吸引來捕食蚜蟲的黃蜂。

當(dāng)然，這種真菌通信的速度肯定與寬帶網(wǎng)速是不能比的，大概只能看作是撥號上網(wǎng)吧，但就算這樣，當(dāng)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(fā)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(xué)家基爾卻認(rèn)為：這并不現(xiàn)實。我們看到一個和諧的林木社區(qū)，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(yǎng)育者的自然世界觀。但是，當(dāng)我們揭開表面往下看時就會發(fā)現(xiàn)，這里根本就不和諧。畢竟，在一個資源有限的環(huán)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(tuán)隊在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不同種類的植物連接到相同的真菌網(wǎng)絡(luò)時，它們對于供給這些真菌便開始興致大減。這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，這一現(xiàn)象表明，當(dāng)發(fā)現(xiàn)真菌網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)”也有著它的黑暗面。當(dāng)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(dāng)有的樹向同類發(fā)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(lián)網(wǎng)”不可或缺的一環(huán)。

即便一些表面上看起來十分友好的物質(zhì)交換，其實質(zhì)也并非那么美好。美國科學(xué)家凱瑟琳·莫里斯博士在花了數(shù)年時間探索植物間通過菌根網(wǎng)絡(luò)建立的復(fù)雜關(guān)系之后發(fā)現(xiàn)：把植物之間的關(guān)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(yīng)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(lián)網(wǎng)”中不可或缺的一環(huán)。當(dāng)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(guān)系似乎是互利互惠的，但有的學(xué)者仍然對這段關(guān)系中誰才是老大的問題感到好奇。基爾認(rèn)為，所有合作關(guān)系的基礎(chǔ)其實都是沖突的，因為我們都希望能從合作關(guān)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(wǎng)絡(luò)中的一個通道，但有科學(xué)家認(rèn)為，或許真菌才是掌控兩者關(guān)系的關(guān)鍵。例如，一個菌根網(wǎng)絡(luò)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(yǎng)的，而好些菌根網(wǎng)絡(luò)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(huán)境，這些真菌往往會扼制網(wǎng)絡(luò)中的植物自主獲取資源，而讓植物只能依賴它們?nèi)ヌ峁?。對此，基爾的解釋是：如果我切斷了你獲取食物的通路，你當(dāng)然只能依靠我才能吃飽啦！

目前，大多數(shù)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(dǎo)上。斯馬爾德教授認(rèn)為，菌根網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜，其間的交流機(jī)制可能有成千上萬種。我們能監(jiān)測到某個信號從一個植株傳遞至另一個植株，這已經(jīng)是十分了不起的成績了。莫里斯博士則提出，或許菌根網(wǎng)絡(luò)中的信號傳遞是一個被動的過程，化學(xué)物質(zhì)只是搭了水分傳輸?shù)捻橈L(fēng)車而已。說到底，菌根網(wǎng)絡(luò)間的傳遞機(jī)制對于現(xiàn)在的我們來說仍舊是未解之謎。

不過，斯馬爾德教授認(rèn)為：我們既然已經(jīng)知道這樣的物質(zhì)傳遞路徑是多么的復(fù)雜，那么就更不應(yīng)該把問題過于簡單化，認(rèn)為只有一種機(jī)制在起作用，或是認(rèn)為真菌完全不參與其中。

菌根網(wǎng)絡(luò)社會

語言、超級個體、“林木互聯(lián)網(wǎng)”……所有這些關(guān)于菌根網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜性。也許斯馬爾德教授的比喻最為精當(dāng)：“越深入研究菌根網(wǎng)絡(luò)，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(xué)家，有教師，有醫(yī)生，所有人一起，才構(gòu)成了社會。如果你把這一系統(tǒng)中的任何一員抽走，那么這個系統(tǒng)都將不再運轉(zhuǎn)?！蓖瑯拥?，要讓一個生態(tài)系統(tǒng)保持正常運轉(zhuǎn)，就需要其中的每一個組件都準(zhǔn)確到位。

那么，這個菌根網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)食法則的世界——每個個體都想要利用關(guān)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(shù)的聯(lián)系之上，我們也是如此。

菌根網(wǎng)絡(luò)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(dāng)然不會讓你的植物長得更茁壯，但這并不意味著植物對環(huán)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(xué)物質(zhì)。

肉食者

捕蠅草依靠觸覺便知道什么時候應(yīng)該抓住獵物，為了避免抓錯，它們甚至還學(xué)會了計數(shù)。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(guān)閉，關(guān)閉后還會等監(jiān)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(dāng)一個番茄植物的氣味飄向這種藤蔓時，這些化學(xué)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(nèi)部吸取營養(yǎng)。

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(yǎng)物質(zhì)，而確保食物穩(wěn)定供應(yīng)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(jìn)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(dǎo)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(fā)現(xiàn)，擬南芥植物的莖就像光纖電纜一樣，將陽光導(dǎo)入到根系中。并在那里觸發(fā)蛋白質(zhì)的合成，促進(jìn)植物健康生長。