探索树冠上的生命

卡特琳娜·马尔可洛娃（Katerina Markelova）担任采访

联合国教科文组织

您花了四十年时间研究森林树冠，当您在幽暗的森林里离开地面，攀上树顶，眼前是怎样的风光？又有哪些感受？

每次爬上树冠，我都会感到惊喜：树顶与森林地面的距离不过30米，微气候和生物却千差万别。我研究的树林位于哥斯达黎加的蒙特维多，每次前往，我都要先在幽暗潮湿的森林里步行大约一小时。森林看上去像是一排排高大的圆柱体，树冠则是一大团绿色。林中色彩柔和，声音低沉，四周没有一丝风。

不过，往树顶攀爬的过程中，可以感觉到周围环境在逐渐发生变化。树梢上的微气候不同于地面，这里阳光更充足，温度更高，空气也更流通。你能清楚地听到蜂鸟在嗡嗡鸣唱，吼猴在呼朋引伴；放眼望去，到处都是一簇簇华美非凡的兰花和凤梨花。同时，这里还居住着种类繁多的树冠层无脊椎动物。而站在地面上，我们永远也看不到这些动植物物种，它们经过数千年的进化，早已适应了树冠层与众不同的微环境和生态结构。

森林生态学家过去一直都是站在地面上研究复杂的树冠层生态系统的。而四十年前，科学家们开始进入树冠，在这之后发生了哪些变化？

1983年，美国史密森学会的昆虫学家特里·欧文（Terry Erwin）靠着杀虫剂喷雾研究生活在林冠层的甲虫和昆虫。每当黎明时分，他会把这种喷雾喷进树冠，就会有昆虫落到地面上。由此，他发现树冠层生长着种类丰富的昆虫，而人类对此一无所知。于是，他将森林树冠层称为生物界的最后疆域。

后来，一些先驱者开始利用登山技术攀上森林树冠层。我们对于这些生态系统的理解就此迎来了真正的转折点——进入树冠层，意味着可以在生物的生存环境中研究这些生物。很快，又出现了不同的研究方法，例如在不同的森林树冠层之间架设通道，观察树栖哺乳动物和鸟类的行为；利用建筑起重机上升至森林树冠层的上方，研究大气与生物群交界的边缘地带。弗朗西斯·哈勒（Francis Hallé）率领的一支法国团队发明了树冠气筏（系在热气球上的筏子，可以降落在树顶），还有可以在林中穿行的树冠气泡。近年来，我们开始使用遥感、卫星图像和无人机。

您研究的主要是兰科、苔藓、蕨类等附生植物，这些生长在其他植物上的植物在森林生态系统中起到什么作用？

附生植物非常多样化，它们依靠树木存活；但与寄生植物不同的是，附生植物的根没有与宿主的维管系统连在一起。随着不断进化，附生植物在生理和结构两方面都已具备了相关能力，能够捕捉和摄取细微雨滴和水雾中的大气养分。

附生植物从生态系统以外获取养分，再将这些养分传递给生态系统内部的动植物。我们的一项研究发现，鸟类和树栖哺乳动物所觅得的食物，比如花蜜、糖分和苔藓，有三分之一都来自附生植物资源；其中有六种鸟类是附生植物专家，它们90%以上的觅食活动都围绕附生植物进行。我们的结论是，附生植物在营养循环中起到关键作用，其他研究也证实了这一点。

您研究过全球四大洲的森林树冠层，其中有哪些惊人的发现？

附生植物通过分解形成冠层土壤，深度可达一米。这种土壤富含养分，其中栖息着无脊椎动物和微生物，甚至还有蚯蚓。一些树木的树枝和树干其实可以长出根系，深深扎进冠层土壤，从中吸收养分和水分。树木能够在高于森林地面的地方生长根系，这确实让我大吃一惊。

我还了解到，附生植物看起来生机勃勃，粗大壮硕，但它们对物理扰动的抵御能力其实并不强。我在1987年做过一系列实验，将附着在树枝上的附生植物剥掉一米，然后观察其恢复情况如何。原本预料的是，它们用不了多久就会再长出来，而且会像草一样由外而内逐步侵占整根树枝。但这两个想法都错了。直到13年后，我才看到附生植物有了重新繁育的迹象；22年后也只是恢复到原有覆盖物的40%。

在树冠层中发现了哪些新物种？

我们正在不断发现新的物种，特别是兰科植物和无脊椎动物。但如果现在要估算还有多少尚未发现的新物种，的确很困难，可能也做不到。一定程度上是因为我们对树冠世界中究竟有些什么一无所知。我们可以估算其他植物种群的大致数量。拿树木来说，美国科学期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）2022年发表的一篇研究论文指出，估计全球约有73000 种树木，其中约 9000 种不为人知。而树冠层的研究人员目前还缺乏这种基础数据库。

20世纪70年代中期以来，您一直专注于研究哥斯达黎加蒙特维多的云雾森林，这里有什么与众不同之处吗？

云雾森林在林地中所占的比例很小，却有着独特的结构、构成和功能。云雾森林生长在热带山区，主要气候特点是拥有随风而来的雾和云。海洋上空形成的暖湿水汽在信风的作用下向内陆移动，遇到山脉冷却下来，就形成了雾和云。这种潮湿的空气为云雾森林带来了养分。随着气候变化，水汽凝结所需的时间更长、海拔更高，结果就造成富含营养物质的云雾不再像以往那样笼罩森林。在某些情况下，这些云雾会径直飘向高处，越过山脉，完全不与森林相接触。

云雾森林里栖息着许多特有的物种，对世界生物多样性贡献良多。当我在读研究生的时候，金蟾蜍还是云雾森林里令人惊叹的一个特有物种。金蟾蜍会在极为干燥的季节出来繁育后代，也只有这时才能看到这种流光溢彩的生物。1988年，哥斯达黎加发生了厄尔尼诺现象，金蟾蜍从此灭绝。

您致力于向公众宣讲森林的重要作用，宣讲是否有效果？

除了生态价值，森林还具备其他多种重要价值，包括美学价值、经济价值和精神价值。置身于森林之中，我们的身体会更舒适，压力和焦虑也会减少。多年来，我一直在推动学术讲座和保护项目走出学术界，走近无缘接近自然的服刑人员等群体。有证据表明，此举有利于改善这些人群的心理健康。

森林是艺术、诗歌和音乐的灵感源泉。跟着我攀上树冠的艺术家们总能创作出视觉艺术作品、说唱歌曲和诗歌，并将它们呈现在诗歌朗诵会或现代舞表演中。把自然的价值搬上舞台，或许就可以吸引更多人来关注、推动森林保护。我认为科学家在这方面可以起到一定作用。