中國巨樹科考隊通過發現巨樹,為垂直層面的物種研究提供了機會
巨樹“獵人”
2022年10月9日,“中國第一高樹”刷出新紀錄,一棵位于西藏察隅縣的云南黃果冷杉,被測出了83.4米的高度。據推測,這棵云南黃果冷杉已380多歲,按照一般冷杉1000年或1000年以內的壽命,它正值青壯年,未來100年生長期里還會繼續長高。
“中國第一高樹”被發現,讓更多人了解到巨樹科考者這個群體。王孜是中國巨樹科考隊的成員,也是中國科學院植物研究所博士研究生,他學植被生態學,因為想研究巨樹上的生態系統,2019起,和團隊成員開始在中國各地找巨樹。
他們像偵探一樣,拿到線索,通過多種方法推導巨樹的位置,尋找、測量了100多棵大樹。
一棵巨樹就是一個生態系統,這棵云南黃果冷杉上,被發現了五十多種附生植物。之前,我國的植物學家只在水平層面,研究物種的變化規律,巨樹的發現,為垂直層面的物種研究,提供了機會。
找巨樹的過程,顛覆了王孜的許多固有認知。他學到的知識告訴他,某些樹木是保守的,適應在地面生活,不會長在樹上。但他卻在巨樹上發現了這幾類樹木?!拔覀兡壳暗难芯窟€是很淺層的”,王孜說。巨樹還有很多秘密,需要人類去尋找答案。
以下為王孜自述。
攀樹測量
站在巨樹旁,你根本分不清它就是最高的樹。察隅縣位于喜馬拉雅山脈與橫斷山脈過渡地帶的崗日嘎布河谷深處,這棵云南黃果冷杉長在一片人跡罕至的原始森林里,離它最近的村莊在五公里外,村里只有十幾戶人家。
這片森林針、闊葉混交,底下有很多闊葉的樹,很密,可視度很差,人站在地上往天上看,只能看到一個個樹干,上面都被葉子遮掉了。這便是巨樹一直很難被發現的原因,即使世代生活在周邊的人注意到了這些樹木異常巨大,但因工具與技術的限制,也很難知道樹木的準確高度。
現在科研可以借用激光雷達和無人機測量樹高,也可以使用人工測量的方法——由人爬到樹頂,確定最高樹梢高度后,再將卷尺直接放下,下垂至地面測量。人工測量的精度比機器更高,誤差更小,不會受到環境對信號的干擾。我們采用的便是人工測量的方式。
這次科考是和專門的野攀團隊合作,由專業的攀樹師教我們攀樹技巧。我們采用的方式叫單繩攀登,這是國際上一種成熟的高樹攀登方式。它使用一根繩索,繩的一端被系在樹的最高處,繩上有5個上升器,用來固定攀爬者的兩只腳、胸部和手。攀樹時,人被懸在空中,挪動一個上升器,所有的上升器會一起向上,把人拽上去。手累了,可以用腳使勁,腳累了,可以用胸部。爬樹時,我們會控制腳,盡量不踩樹。因為繩的固定點在人的重心點上面,一踩,受力點就在下面了,人可能就翻過來了。
這種攀樹方式對人的體力要求不高,真正走時,就跟爬樓梯的感覺是一模一樣的,很安全,也不太累,我作為初學者,從樹底爬到最高處,一趟大概需要一個小時的時間,我們的教練只需要半個多小時。
提前三天,我們進行了攀樹訓練,試攀二十米的樹。差不多兩天半的時間,我就掌握了技巧,當時覺得難度系數不太大,但真正攀爬巨樹時,整個團隊還是遇到了麻煩。
首先,攀樹師要先把繩索帶到樹頂樹冠上,進行領攀。我和另外一位負責科考的隊友上樹進行采集和調查,兩名攝影師要攀到三四十米高的位置進行拍攝。
這次攀的巨樹和攀樹師平時測試攀的那些樹都不一樣,樹很高,樹底下的分枝也很高,最低的分枝接近30米,掛繩很不方便。為了掛繩,攀樹師設計了幾個方案。第一個方案是使用無人機把繩鉤上去,試了十幾次都失敗了。
第二天早上,他們開始嘗試第二種方法:打彈弓,攀樹師先爬到一棵樹上,用彈弓把繩打到巨樹上,試了一次又一次,總失敗。幾個攀樹師的心情變得很焦躁。直到打了第十三次,終于成功了。此時已是下午2點。
擔心失敗,我們還做了另一個預案,讓一位技術好的攀樹師爬到樹頂,把繩掛上去,我們再上去,采集樣本和拍照片。但那棵樹不好爬,樹上有很多細小的分枝,很多是枯死的,長的位置又很刁鉆,長的有四五米,一碰,樹枝就會掉下來,這對人爬樹的干擾很大。負責探路的攀樹師最危險,因為他第一個上去,看不到上面的狀況,樹枝的承重能力什么的,都不是很清楚。
探路的攀樹師在設置安全繩時,我們站在樹底等待。只聽見“Duang”的一聲,一個很粗的枯木頭掉了下來,到地上,立刻摔得粉碎。在這個過程中,枯樹枝連續不斷掉下來,最粗的有幾十斤重。
攀樹時,我的腰掛上帶著采集袋、筆、對講機,采集之前,無人機已經把整個樹掃過一遍了,哪里長了什么東西,我對著找就行。懸在空中,我的高度一點點上升,肉眼可見巨樹的樹皮開始發生變化。
距樹根十幾米高樹皮比較破碎、潮濕,樹干表面纏覆著各種苔蘚和小型草本植物,到二三十米時,附生植物開始減少,藤本、蕨類植物增多。有點綴有紫紅色花朵的紫花絡石和常春藤,到50多米處,樹干變得干而完整,松蘿、蔓蘚等耐旱的植物攀附在上面。
不同高度,樹的粗糙程度、體積跟密度比、酸堿度都不一樣,它上面攀附的植物也不同。樹底和樹上仿佛兩個世界。以前,植物學家只能在水平尺度上研究亞熱帶到溫帶的植物帶譜過渡?,F在,一棵樹短短幾十米的距離,上面生長的植物類型就跨越了亞熱帶和溫帶。一棵樹就是一個生態系統,我在這棵黃果冷杉上發現了50多種植物。國內在植被垂直層面的研究還相對空白,巨樹提供了一個很好的機會。
我們團隊都不恐高,反而,越高越興奮。吊在樹上,我并沒有太大的感覺。因為時間很趕,我一邊采集樣本,腦子一直在想事。我想采集些樹皮,研究一下不同高度的樹皮和附生植物的關系。但糾結了很久,還是沒采,我怕對樹造成破壞。
冷杉的樹頂主干較細,上不去人,測量時,爬到最高的那個人,在離樹頂還有兩三米時,用魚竿觸碰樹梢,最后加上卷尺下垂地面的高度,確定樹的高度為:83.4米。
陰差陽錯的發現
我最早對巨樹感興趣是在十多年前,2006年,博物學家克里斯·阿特金斯和邁可·泰勒在美國加州發現一棵115.9米高的巨樹。我看了圖片,很震撼。也很好奇,這樹怎么能長這么高?國外很早就有人做這方面的研究,還有專門的網站詳細介紹這些巨樹,不單是高樹,還介紹體積最大的樹、胸徑最大的樹。
2017年,臺灣有個團隊為巨樹臺灣杉三姊妹拍攝了等身照,2020年,他們成功測量了79.1米高的“桃山神木”。我看過他們的照片,拍得很漂亮、壯觀,人被吊在很粗的樹上,光影的配合、陰暗的對比都剛剛好,很有史實感、大片感。
看到臺灣拍的巨樹照片,大陸的自然攝影師奚志農發起了“巨樹計劃”,尋找新的“中國樹王”。他想為巨樹拍等身照,我們想研究巨樹上的附生植物,就這樣合作了起來。
2019年,中科院植物所開始找巨樹。最初,我們判斷巨樹能長出來的原因主要為三方面:樹種是最重要的,樹種不行,環境再適宜,也長不高;其次,生態環境要好;再就是它要有一定的生長年限,至少得有五六百年的平穩環境,不能有山洪、人類砍伐這些干擾,這也就是我國東部地區沒有高樹的主要原因。
我們直接去西南找,一開始去云南西雙版納等地,云南之后,我們又去了廣西、西藏,測了臺灣杉、冷杉、柏木,總共100多棵樹。最初,我們以為柏木跟臺灣杉這兩個品種更容易出現巨樹。因為這兩種樹壽命長、長得慢,木材致密性好,不易腐爛,更容易長成巨樹。像長在美國,世界上最高的樹“亥伯龍神”,它的品種是北美紅杉,就具備以上特點。但我們并沒有在柏木和臺灣杉中找到特別出色的高樹。
最初我們并不看好冷杉這個品種,認為它不具有長成巨樹的潛力。冷杉有點像楊樹,長得很快,但木質疏松,一地震,就斷了,蟲子一咬,一有水,就腐爛了。
發現這棵云南黃果冷杉屬于陰差陽錯,2019年,我們去做青藏高原生態系統的普查,遇到修路的勘探隊??碧疥爢T告訴我們,在他們的扎營地有一些很高的樹,他們用全站儀測過了,有80米高。
我們跟著勘探隊,徒步30多公里,進入了一片很大的原始森林。里面長滿了紅豆杉,很壯觀,樹都很高,在四川以東的區域,我們見過頂高的樹也就30多米,從來沒見過這么高的森林。
今年4月初,我們再去做生態系統的調查,從云南走滇藏線,又來到這片森林,我用無人機在森林里飛了一圈,捕捉到了一棵高樹,初步測量了一下:83.2米,就是這棵云南黃果冷杉。
測量時,我們初步觀察發現,云南黃果冷杉所在的森林70米以上的高樹有五棵以上,60米—70米之間的高樹至少有上百棵,這是一個巨樹群落,生物量非常豐富,森林的完整性與原始性在中國幾乎能排到第一。
為什么長這么高
為什么這棵云南黃果冷杉能長這么高?
雖然肉眼分辨不出高樹,但高樹的分布是有規律的,它們幾乎都是長在河谷里頭,山谷是U型的,它們在中間,但不是在最中間,而是最底下靠邊的位置。因為中國的季風性氣候很強,河水的漲幅跨度非常大,在中心的位置會被沖掉,長不了高樹,但是在高處的話,水分跟土壤厚度又不行。
這棵冷杉地處高山峽谷間的河谷地帶,大風很難刮到這里,年降水量相對充沛,年均降水量在1500毫米-2000毫米間,基本能達到“林下長期潮濕,林冠有長時間濕潤期的水平”,適合樹木和附生植物的生長。它生長的位置也很特殊,在一個小土坡上,抗洪水能力很強。
攀樹時,我們觀察這棵樹有些傾斜,在樹的40多米和50多米處,都有受傷的痕跡,有分枝,還有一個大的、U型分杈。
根據這棵樹的年紀,我們推算它最早出現在明朝末期。這棵樹活了100多年,長高到了40多米。之后,因一些偶然因素,或是動物啃食,或是自然災害,它受了傷,但卻間接刺激了它生長激素的紊亂,讓它得以繼續長高。墨脫縣76.8米的不丹松,在樹50多米的地方也有一個創傷。1952年,當地發生了8.6級的地震?;蛟S正是因為當時地震把樹震斷了,讓它迎來了一輪新的生長,接著又長高了20多米。
除此之外,由于地形復雜,人類活動少,也讓巨樹在成長過程中,逃脫了被砍伐的命運。
在找巨樹的過程中,顛覆了我很多認知。按照我們以往學的知識,某些樹木不可能生長在樹上。但在巨樹上,我們發現了這幾類樹木。比如,一棵不丹松上面又長了一棵樺樹、松樹、石楠。
我們都知道熱帶的環境很好,物種多,地面物種間的競爭激烈,迫使一些拓殖能力強大的物種向其他的生態位分化。這是一種生存策略,地面的競爭力太大了,去樹干上面生活。植物是很聰明的。
像一些附生植物,如蕨類,它的孢子很小,肉眼幾乎看不見;蘭花的種子特別小,一個果實里面有幾十萬個種子,像灰塵一樣,風一吹,它上去就發芽了,但是像石楠,它的果子像山楂一樣大,是怎么上去的呢?
還有一個問題是,種子長期適應地面生活,它可能不太適合在樹上發芽;樹要長大,對水分、營養的要求也很高,按理說,樹干無法滿足這些條件,多方面因素導致樹上不應該再長樹,但它還是長了。
墨脫縣的那棵巨樹不丹松上長了80多種附生植物,許多是觀賞性很高的植物。最高一棵樹是木蘭杜鵑,有六七米高,開的花非常漂亮,但樹上根本就沒有土壤,只有脫落的樹皮、枝葉,它哪來的營養跟水分供應6米多高的樹長在上面?這些未知和反常特別迷人。
在科考中,我還發現在不同區域,巨樹上的附生植物也存在著較大差異,比如墨脫縣和察隅縣的兩棵巨樹上面長的東西不一樣,規律也不同。以后,我想把所有巨樹上的附生植物都好好采集、調查一下,做一個對照。
我們現在研究的還是這棵云南黃果冷杉為什么在這里能長這么高,還完全沒有答案。目前我們對巨樹的了解還是很淺的。
新京報記者 王霜霜