年轮如何生长(如何用年轮)
美国西部的狐尾松生活了近5000年,现在这一纪录有了挑战者:智利柏。
这棵标志性的1400岁狐尾松生长在内华达州大盆地国家公园的华盛顿山上,被印在美国一些25分硬币背后。几十年来,人们一直认为狐尾松是地球上最古老的生物,它们可以活到5000岁。不过智利的一棵树向狐尾松发起了挑战。摄影:KEITHLADZINSKI
撰文:CRAIGWELCH
年轮如何生长(如何用年轮)
大盆地国家公园的游客很少能看到内华达沙漠上方几千米的地方,公园生态学家GretchenBaker走近华盛顿山山顶,举起双筒望远镜。就在这下方,一些植物直接从石灰岩中发芽,它们是地球上最古老的生物。
几个世纪的狂风暴雨把大盆地狐尾松那苍白紧密的树干拧成一条粗绳,它们在这里茁壮成长,部分原因在于很少有竞争对手。在内华达州遍地岩石的斯内克岭,海拔近3350米,没有草,没有灌木,几乎没有害虫,没有人点燃野火,附近也没有树传播病原体。
由于周围没有东西能杀死它们,这些古老的巨树年复一年地做着自己的事情:把水储藏在针叶里,这些针叶能存活几十年,每次增加一点点重量。树木生长缓慢,现在密度变得如此之高,以至于甲虫和疾病都无法造成伤害。
在2000年的菲利普斯牧场大火中,几千棵狐尾松死亡,这株小树苗幸免于难。狐尾松之所以寿命长,是因为它们生活在相对孤立的环境中,大火很少在狐尾松林中蔓延。但随着气候变化,火灾规模来越大,火势愈发猛烈,地狱般的火焰给这些长寿树木造成了更大的威胁。摄影:KEITHLADZINSKI
狐尾松生长缓慢,因此病原体和昆虫很难穿透木材,这是它们长寿的秘诀。狐尾松的年轮里藏着几千年前的气候变化信息,这对于科学家来说是宝贵的资源。摄影:KEITHLADZINSKI
狐尾松不断生长的另一个策略是“树皮剥落”。即使树的一部分死亡,剩下的部分仍能活下来,狭窄的活体组织和树皮连接着树根和高枝。某些情况下,树木95%的地方可能已经死亡,但这一小部分还活着。摄影:KEITHLADZINSKI
一些狐尾松就是以这种方式,从吉萨的金字塔修建之前,一直存活至今。其中包括加州怀特山的玛士撒拉(Methuselah);根据年轮的数据,它4853岁,是现存最古老的狐尾松。
科学家一直以为,这棵树是地球上最古老的单一生物。但今年5月,智利一名研究人员利用特别技术,对另外一种树智利柏进行年代测定后,情况变得更加复杂。如果他的工作正确无误,那么南美洲的这种针叶树将成为最古老的生物。
对此,树木研究人员议论纷纷,表示怀疑;部分原因在于,温带雨林里的智利柏与狐尾松的生活方式截然不同。虽然二者都很长寿,但现在它们面临一个问题:未来几十年它们将如何度过。
古老的对手
智利柏,也被称为山达木树,原产于智利和阿根廷,一直被认为是世界上第二长寿的树种。之前记录的保持者是20世纪90年代初测定的,砍下的树桩显示,它的年龄超过3600岁。(已知第三长寿的树种,最古老的巨杉3266岁,也是用同样的方法测定。)
但5月初,在发表于《科学》的一篇论文中,环境科学家JonathanBarichivich和最先测定那棵智利柏的研究人员在分析智利国家公园里的另一棵树。他们利用T形探木钻钻入覆盖着苔藓的柏树,并取出树心样本。这棵树直径3.6米,钻孔设备无法抵达树木中心。但结合树心样本和其他智利柏的年轮信息,借助计算机建模,他们估计这棵树大约5400岁,年龄超过5000岁的可能性有80%。
通过部分树心样本与计算机建模,南美洲的研究人员认为,耸立于智利峡谷的这棵智利柏,又名山达木树,至少有5000岁,它也因此成为地球上最古老的树。但一些专家对此存疑。摄影:JONATHANBARICHIVICH
这项研究尚未经过同行评议,但Barichivich在会议上分享了这一发现。美国地质调查局的荣誉科学家NateStephenson研究巨杉已有40年,他认为这一结果很有意思,但在Barichivich发表详细介绍研究方法的论文之前,没有做出判断。“前景令人兴奋,”Stephenson告诉Popkin。
不过,也有怀疑的声音。落基山树木年轮研究机构(RockyMountainTreeRingResearch)收集了世界上最古老树木的信息,其的创始人PeterBrown认为Barichivich的方法过于新颖,在论文发表前不应该发布如此大胆的断言。“据此推断总体年龄,有很多必要的假设,”Brown说。
Brown并不怀疑这棵树的重要性。仅部分树心就显示,这棵树至少2400岁,是Brown名单上最古老的10棵树之一。但Brown有其他方面的疑问。例如,“新估算的年龄比已知最古老的(山达木树)早1500多年。”
Brown还发现最古老的树木与智利柏周围环境有显著差异。在与世隔绝、简朴的环境中,比如狐尾松生活在多雪、多岩石的地方,树木可以持续生长。另一方面,长满了苔藓的雨林则充满了生机和威胁。
科学家仍在争论,为什么有些树能活这么久。“我的观点是,树不会像哺乳动物那样,随着年龄增长而死去,”Brown说:“一定有外来的力量杀死了它们。”
Barichivich理解这些怀疑。他说,他的同事发现了另一棵智利柏树桩,可以读取年轮,显示它大约4100岁。(这个数据尚未发表。)他还认为,树木年轮数据表明,智利柏的生长速度实际上比狐尾松更慢,这意味着它们的木材密度也非常高。
Barichivich所在的研究团队最近分析了世界上最长寿的树与气候之间的关系,他认为,最重要的是这两个树种所生活的世界有相似之处。智利海岸山脉完全不同于美国西海岸,他说,“但这里的环境也很特别。”
他的智利柏生活在乌云密布的南坡,年平均气温约7.2度,那片峡谷不受大火和人类侵扰。Barichivich说,他的祖父是公园里的护林员,20世纪70年代发现了这棵树,可能是第一个触摸到它的人。
狐尾松的生活环境很恶劣,通常在海拔3350米以上干燥、多岩石的土壤中发芽,那里几乎没有其他生物。无情的狂风在呼啸,它们蜷曲着,高度有限,但经过几个世纪,它们的直径一直在扩张。摄影:KEITHLADZINSKI
共同威胁
无论哪种树成为长寿冠军,研究世界上最古老的树的科学家有着共同的担忧:他们最喜欢的树将如何度过未来的艰难时期?
随着化石燃料排放,野火愈演愈烈,仅仅过去两年,就摧毁了加州19%的巨杉。
最古老的狐尾松的位置保密,而Barichivich的智利柏现在吸引了大量游客,他们在树下重重踩过,可能会破坏树根。气候变化使当地变得干旱,危及树木吸收水分。
狐尾松的世界也在不断变化。去年7月的一天,万里无云,GretchenBaker的皮卡驶过陡峭的砾石路,仿佛随时可能从山上跌落。美国林务局的植物生态生理学家AnnaSchoettle在后座颠簸着。他们来此是为了了解这些古老的松树如何抵御不断上升的气温。
3200多年前,即特洛伊战争时期,现存最古老的巨杉还是一棵幼苗。而那时,今天最古老的狐尾松已经有1600岁了。
原因之一在于狐尾松有能力应对压力。土壤侵蚀、根系腐烂、年龄增长都会削弱狐尾松的树干和树枝,但整棵树并不会死去——只有遭遇直接压力的那部分会死亡。这些高大的树凭借“树皮剥落”,让树皮下细长的活体组织蜷曲在树上,从健康的根部输送水分。一些狐尾松实际上只有5%的部分是活着的。
“通常我们不会看到超级古老的树,周围都是树皮,”Baker说:“只有很小的一部分活着。这棵树整体就像很有艺术感的枯木。”
狐尾松生活的高度范围很广,从海拔1980米到3350米。它们能在各种条件下生存。树与树之间的距离通常足够远,即使偶尔闪电引发火灾,也很少会蔓延到几万平方米。
我们坐着Baker的皮卡绕过转角,眼前出现一片新的现实场景。我们路过无数烧焦的树皮。过去几十年里,部分由于气候变化,火灾越来越炙热、猛烈,摧毁了很多狐尾松。
升温、干旱和更多爆发性火灾给这些古树带来了新的威胁,它们承担了很多压力。同时,狐尾松更容易被疱锈病影响,这是一种外来真菌,已经导致几百万棵相关树木死亡,包括黄石国家公园的白皮松。到目前为止,大盆地的野生狐尾松中还没有出现这种真菌。
“疱锈病绝对是一种威胁,”林务局的荣誉研究科学家StanleyKitchen说:“我不知道威胁有多大,这个问题对于我来说是一个大问号。”
Baker、Schoettle和Kitchen担心未来几年,海拔较低的狐尾松可能会处境艰难。
但“我不担心气候变化对上半部分地区的直接影响,大多数狐尾松在那里,”Kitchen说:“我想,除非气候变化比预想的更严重,它们才会消失。”
(译者:sky4)