苔藓大厅,一个华盛顿州可可雨林的环形徒步小径,以一种超凡脱俗的甘美而闻名。生机勃勃的蕨类植物排列在雾气蒙蒙的小路上。数百年树龄的树根缠绕在一起,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,从树枝上垂下流苏窗帘。这是令人敬畏的,但还有更多的奇迹在等待。“当你抬起头的时候,你会看到那漂亮的绿色窗帘,”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。”

从地面上看不出来,但在树枝上,在苔藓下面,有一大堆泥土。这种被Mafune称为“有机物质吞没垫”的土壤,是由落叶、空气中的颗粒和积聚在森林地面角落和缝隙中的水分形成的。经过几十年或几个世纪的积累,这种冠层土壤为昆虫、真菌、鸟类、蠕虫和附生植物提供了家园,这些附生植物是生长在其他植物上的植物,其中大部分生命从未接触过地面。这是一个空中生态系统,一个只有在原始森林中才可能存在的生命网络。

对冠层的研究——在森林地面上由树叶和树枝组成的网络——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年采访了一位老林务员,问他:‘你怎么从来没有考虑过整棵树?’”说。arbonaut玛格丽特·洛曼说。“但这似乎从来不是公式的一部分。”

苔藓大厅的古老森林提供了广泛的微栖息地。
苔藓大厅的古老森林提供了广泛的微栖息地。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爬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,制造出了她的第一个“弹弓”——一种可以将一条加重的线发射到一根结实的树枝上的工具,这样攀登者就可以把自己吊起来进行研究。马富恩说:“我们刚刚打开了离地面50、60、70、100英尺的生态系统的宝库。”“那里有很多好东西值得我们去探索。”

从不寻常的矿物质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,它可以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发现茂密的冠层土壤比地面土壤含有更多的磷和氮,这让她想知道冠层土壤是否可以帮助宿主树本身在伴随气候变化的更恶劣条件下生存下来。

专注于树叶和生活在树叶上的生物的洛曼,最近一直在研究缓步动物,这是一种有八条腿和管状嘴的边缘微观动物。它们能够在零下300到300华氏度的极端环境中生存,但通常是在苔藓或地衣上发现的。缓步动物大量生活在冠层土壤中,但目前还不清楚它们为什么或如何大量到达那里。它们笨重、像熊一样走路,这就是它们绰号“水熊”的原因——它们无法爬上大树。研究表明他们可能是乘着风来的,或者无意中搭上了被冠层束缚的动物的便车。洛曼等科学家仍在研究缓步动物的分布,以及它们的生存需求可能反映出的模式。

科学家们必须爬到树上去研究高耸的树冠层土壤。
科学家们必须爬到树上去研究高耸的树冠层土壤。凯文·亨斯提供

生活在树冠层内的物种数量之多,令研究人员颇感兴趣。洛曼说:“有一项研究表明,一棵红杉上有50多种附生植物。”“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带来益处。洛曼说,在这样的高度,“动物们互相吃掉,树叶也在进化出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药剂师”。树木曾经产生过救命的药物。紫杉醇是一种用于治疗乳腺癌、肺癌和卵巢癌的药物,它来自于松树的树皮水松杂草这是一种紫杉树,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。当伐木工为了获取木材而砍伐一片古老的森林时,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就会突然消失——重新造林并不能简单地把它们都带回来。马富恩说,新种植的森林周围也没有大的、腐烂的原木,每一根木材“基本上都支撑着它们自己的迷你森林”。说到森林生物多样性,越老越好。

重新造林并不能恢复需要大量时间来发展的树冠生态系统。
重新造林并不能恢复需要大量时间来发展的树冠生态系统。John Walker/Flickr/CC BY 2.0

最终,林冠的神秘让马夫恩和洛曼等研究人员继续研究下去。洛曼说:“让我每晚睡不着觉的是,我们仍然不知道有多少东西生活在上面。”“如果工程师能制造一个发射器,它会说,‘在这个立方米的森林里,在10米高的地方,有300个生物。在50米高的地方有5000只动物。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,树冠层是“下一代科学家尚未探索的巨大领域。”