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云雾林木的汲水:用叶片“吞云吐雾”

所有的生物教科书都会告诉我们:树木通过根茎从土壤中吸取水份,这些水分通过枝干传到叶片,最终散发出去。不过,如果哥斯达黎加的一些树木“口渴”了,它们可能不需要浇水,只要向叶片上喷一些水雾就够了。最近,科学家发现,哥斯达黎加云雾林中的部分树木拥有通过叶片吸水的能力。几千年来,这种能力帮助该地植被解决了旱季的供水问题,然而,因为全球的环境变化,这种“吞云吐雾”的能力却成为了威胁着它们今后生存的因素。

来自于加州大学伯克利分校的植物生态学家格雷格·戈德史密斯正使用烟雾机在实验室中研究云雾林树木叶片的吸水能力。

来自于加州大学伯克利分校的植物生态学家格雷格·戈德史密斯正使用烟雾机在实验室中研究云雾林树木叶片的吸水能力。

哥斯达黎加的蒙特韦尔德(Monteverde)每年有九个月的雨季,雨季带来的降水滋润着这片云雾林中的近2000种植物。每年的二月到四月是这里的旱季,不过此时,来源于加勒比海的暖湿气流会在半山腰冷凝成水雾,乳白色的雾气如裙带般环绕,覆盖在郁郁葱葱的树木之上。

哥斯达黎加蒙特韦尔德的云雾林内长满了这些生机勃勃的绿色植物。

哥斯达黎加蒙特韦尔德的云雾林内长满了这些生机勃勃的绿色植物。

蒙特韦尔德的这些云雾林孕育了大量的两栖动物和鸟类,但1989年发生的一件事让生态保护人士绷紧了神经:一种浑身金黄,名为金蟾蜍(golden toad)的著名两栖生物灭绝了。导致金蟾蜍灭绝的原因至今没有定论,也没人能够证明气候变化就是罪魁祸首。然而,在金蟾蜍之后,这片云雾林内又陆陆续续有一些对湿度和传染病非常敏感的物种永远离开了我们。

凤尾绿咬鹃是生活在云雾林内的多种鸟类中的一种,它们以进食当地的树木果实为生。

凤尾绿咬鹃是生活在云雾林内的多种鸟类中的一种,它们以进食当地的树木果实为生。

在这种情况下,针对云雾林现存生物的研究逐渐展开,但研究者对于这些生物栖息的家园——这片森林似乎了解甚少。格雷格·戈德史密斯(Greg Goldsmith)是来自加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的一位植物生态学家,他和自己的同事到此地来研究气候变化可能对云雾林产生的影响。他们认为,某些植物所拥有的叶片吸收能力(foliar uptake)是解开谜题的关键。自1950年起,科学家就发现有40种植物拥有通过叶片吸收水份的能力。如果哥斯达黎加的云雾林中生长着这种植物,气候变化通过影响旱季的云雾就能直接改变当地的生态环境。“我们会发现其中的奥妙的,我们追寻的越多,收获就越大。”

结果是,戈德史密斯的猜测是正确的,这片云雾林中生长了大量拥有叶片吸收能力的树木。旱季来临,云雾又开始缭绕在半山腰。科研团队在云雾林中选取了12种最常见的树木,又从仅仅2公里外的山坡下(那里的雾要稀薄得多)选取了12种最常见的树木作为对照。他们首先在这些树木上安放人造的假叶片。这些叶片安有不完整的电路,在潮湿情况下会导电,科学家借此检测这些叶片究竟能从空气中接触到多少水分。然后,他们对每株树木树枝上的某一个点进行加热,监测加热点附近的热度。如果水份是从枝叶运向根部,则加热点的近根端发热会更明显;如果水份是从根部被运向枝叶,则加热点的远根端发热会更明显。

这就是戈德史密斯团队使用的人造树叶,他们用这个设备研究叶片究竟能从空气中接触到多少水份。

这就是戈德史密斯团队使用的人造树叶,他们用这个设备研究叶片究竟能从空气中接触到多少水份。

戈德史密斯和他的团队发现,不论是否处于云雾林中,所有这些树木都拥有叶片吸收能力。处于云雾林中的这些树木叶片吸水能力要更强,它们的蓄水量比山脚下的同伴们多出20%。戈德史密斯团队的研究发现被刊发在本月的《生态学报告(Ecology Letters)》上。戈德史密斯表示,人类目前仅发现少数生态系统中的树木拥有叶片吸收能力,最早被发现的一例是位于加州的大型沿海红树林(giant coastal redwood forest)。

俄勒冈州立大学(Oregon State University)的森林生态学家克里斯托弗·斯蒂尔(Christopher Still)表示,戈德史密斯的发现为证明云雾林能从空气中吸水提供了确凿的证据。“我们一直都觉得这种生态系统和云层有或多或少的关系,但一直缺乏证据证实这种猜想。”

哥斯达黎加蒙特韦尔德云雾林的日出。

哥斯达黎加蒙特韦尔德云雾林的日出。

证明树木的叶片吸收能力并不是研究的终点,真正吸引人们关注的是该发现对云雾林生态系统的指导意义。戈德史密斯表示,如果来自于加勒比海的水蒸气在全球变暖的影响下提高了温度,这些水蒸气就需要在更高的海拔才能冷凝为雾气。云雾带提高了,但植被是无法移动的。如果当地的云雾带提高了,原先海拔的植物就会出现供水问题,从而威胁到它们的生存。“教科书上的知识告诉我们植物从根茎摄取水份,”戈德史密斯说,“但这个生态系统内的植物能够通过叶片从云雾中吸取水份。它们的确能这样做,只不过云雾却越来越远了。”



文章编译自:Science Cloud Forest Trees Drink From the Fog
作者: Sean Treacy
本文图片来源:Drew Fulton
The End

发布于2012-12-19, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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