苔藓大厅,一个位于华盛顿州可可雨林的一条环形徒步小径,以一种超凡脱俗的美味而闻名。生机勃勃的蕨类植物排列在雾蒙蒙的小路上。数百年树龄的树根相互缠绕,形成了微型迷宫。最壮观的是,高耸的锡特卡云杉上覆盖着柔软的苔藓,从树枝上垂下,像流苏窗帘一样。这是令人敬畏的,但还有更多的奇迹在等着我们。“当你抬头的时候,你会看到美丽的绿色窗帘,”他说Korena Mafune他是西雅图华盛顿大学的土壤生态学家,“但真正的秘密是它下面的东西。”

从地面上是看不出来的,但在树枝上,在蔓生的苔藓下面,有一大堆泥土。这种被Mafune称为“有机物质吞噬垫”的土壤,是由落叶、空气微粒和积聚在森林地面角落和缝隙中的水分形成的。经过几十年或几百年的积累,这种冠层土壤为昆虫、真菌、鸟类、蠕虫和附生植物(生长在其他植物上的植物)提供了一个家,而这些植物中的大部分从不接触地面。这是一种空中生态系统,一种只有在古老森林中才可能存在的生命网络。

对冠层的研究——森林地面上的树叶和树枝的网络——是一门相对较新的科学。在20世纪80年代之前,科学家们主要关注森林地面。“我希望我在1900年采访过一位老护林人,问他:‘你怎么从来没有考虑过整棵树?' "说"arbonaut“玛格丽特·洛曼。“但这似乎从来都不是套路的一部分。”

苔藓大厅的古老森林提供了广泛的微型栖息地。
苔藓大厅的古老森林提供了广泛的微型栖息地。Brandon Kuschel/Wikimedia/CC BY 3.0

洛曼,他也有这个绰号树冠梅格他是最早开始攀登树木来研究树冠的科学家之一。1979年,她借了一台工业缝纫机,制作了她的第一个“弹弓”——一种可以将加重的线发射到结实的树枝上的工具,这样攀登者就可以把自己抬起来进行研究。马弗恩说:“我们刚刚打开了离地面50、60、70、100英尺的生态系统宝库。”“那里有很多值得我们探索的好东西。”

从不寻常的矿物浓度到微观极端微生物,冠层土壤包含了丰富的潜在研究对象。Mafune对菌根真菌特别感兴趣,它能帮助植物从土壤中吸收养分。“它们非常神秘,非常神秘,”她说。Mafune发现,浓密的冠层土壤比地面土壤含有更多的磷和氮,这让她怀疑冠层土壤是否可能帮助宿主树木自己在伴随气候变化的更严酷的条件下生存下来。

专注于树叶和生长在树叶上的生物的洛曼最近一直在研究缓步动物,这是一种具有八条腿和管状嘴的边缘微观动物。它们能够在零下300华氏度到300华氏度的极端环境中生存,但通常在苔藓或地衣上发现。缓步动物大量生活在冠层土壤中,但目前尚不清楚它们为何或如何大量存在。它们笨重、像熊一样的走路方式,这也是它们绰号“水熊”的由来。研究研究表明,它们很可能是随风而来,或者无意中搭上了爬满树冠的动物的便车。洛曼等科学家仍在调查缓步动物的分布,以及这些模式可能说明它们的生存需求。

科学家们必须爬到树上去研究它们高大的树冠土壤。
科学家们必须爬到树上去研究它们高大的树冠土壤。Kevin Hense提供

生活在树冠内的物种数量之多吸引着研究人员。“有一项研究表明,在一棵红杉中有超过50种附生植物,”洛曼说。“我们知道有成千上万的微生物。”Mafune和Lowman都提到了树叶中可能存在未被发现的物种。

树冠及其居民也可以为人类健康提供好处。洛曼说,在这样的高度上,“动物们互相捕食,树叶产生化学物质来保护自己,”“在那里形成了一个我们几乎从未清点过的完整的药剂师。”树木曾经产出过救命的药物。紫杉醇,一种用于治疗乳腺癌,肺癌和卵巢癌的药物,来自于树皮水松杂草紫杉是一种紫杉树,原产于太平洋西北部。的Quechua, the Indigenous people of Peru, have long used extract from the ground bark of cinchona trees as a muscle relaxant. The extract, quinine, was the world’s antimalarial drug of choice in the 1820s and into the 21st century.

对古老树冠进行更全面的研究还存在障碍。首先,它们很难接近,而且很脆弱,很容易被打扰。也许更重要的是,由于气候变化和伐木的影响,太平洋西北部和不列颠哥伦比亚省的古老森林正受到威胁。当伐木者为了木材而砍伐古老的森林时,几个世纪以来在树冠层中建立起来的复杂网络、微生态系统和栖息地会随着崩溃而消失——而重新造林并不能简单地将这些都恢复原状。新种植的森林周围也没有大的、会腐烂的原木,Mafune说,每个原木“基本上都支撑着自己的小森林。”谈到森林生物多样性,越老越好。

重新造林并不能恢复需要大量时间发展的树冠生态系统。
重新造林并不能恢复需要大量时间发展的树冠生态系统。约翰·沃克/Flickr/CC BY 2.0

最终,树冠的神秘使得Mafune和Lowman等研究人员继续研究下去。洛曼说:“让我每晚睡不着的是,我们仍然不知道有多少生物生活在那里。”“如果工程师能制造一个电击器,它会说,‘在这立方米的森林里,在10米高的地方,有300个生物,这不是很棒吗?在50米高的地方有5000只生物。在100米高的地方有上百万的生物。’我们一直无法评估其密度。”

不管有没有神奇的扫描仪,为未来保护原始森林至关重要。洛曼说,树冠是“下一代科学家尚未探索的巨大领域”。