古树之死：如何延续巨大古树的基因（组图）

红杉是北美最具标志性的树木之一，但在其他地方发现了红杉，比如澳大利亚维多利亚的这片森林。（Credit: James Yu/Getty）

克雷格·艾伦（Craig D Allen）把大部分时间都花在观测森林死亡的工作上。他渴望了解树木是如何因气候变化而死亡的，因此被称为“树木验尸官”。尽管最近从美国地质调查局（US Geological Survey）退休，但他现在比以往任何时候都忙着研究世界森林危机，还担任了新墨西哥大学（University of New Mexico）生态学的兼职教授。

多年前的今天，我和他一起走过圣达菲（Santa Fe）附近一片又一片濒临死亡的小松树林，这些小松树林被长期的干旱和炎热杀死了。当我最近再次见到他时，他告诉我，全球森林灭绝正在加速。

艾伦所在的科研小组一丝不苟地揭示了气候变化对全球古老森林的影响——这些森林的寿命至少有几百年，我们都很喜欢这些古老的森林。这是一个复杂的课题，但艾伦指出，过去十年发表的研究论文总结了地球变暖对这些生态系统的恶劣影响。

其中一篇是艾伦在2012年与人合著的论文，结合了树木年轮数据、气候记录和美国西南部未来的气候预测。研究发现，未来由气候变化引发的特大干旱可能会对该地区的森林造成毁灭性影响。问题的关键是，空气温度线性上升，大气保存水分的能力却是指数级增长。这意味着大气正以惊人的速度变得越来越干，干旱让土壤、树木和其他植物中的水分迅速减少。

2012年，一个澳大利亚研究小组发表了第二项研究，收集了数百种树木的数据——关于水在树内从根部到树冠的路径。研究发现，加剧的干旱正在以更快的速度从森林中抽走水分，在许多地方，树木再也无法跟上不断增加的缺水压力，这导致了类似于栓塞的症状。

第三项研究是2015年发布的，研究了世界各地树木对干旱的适应性。艾伦告诉我，“报告说，从亚利桑那州（Arizona）、阿尔及利亚（Algeria）到阿尔伯塔省（Alberta）和阿根廷（Argentina），每一种主要的森林树木，无论潮湿还是干燥，因为高温和干旱，都在以历史罕见的方式死亡。”

最重要的是，越来越频繁、越来越热的高温干旱，对树木的压力达到了极限。

巨大的红杉面临生存的威胁（Credit: Reuters）

佛罗里达大学（University of Florida）植物生态学家和全球变化生态学家威廉·哈蒙德（William Hammond）说，因为变暖的大气可以容纳更多的降水，在一些既温暖又潮湿的地方，一些森林生长得非常好，比以往任何时候都好。但在炎热干旱地区，死亡树木数量也越来越多。“极端气候会杀死树木，”艾伦说。“情况越来越糟糕。”前所未有的极端事件正在发生，比如今年夏天英属哥伦比亚省气温达到了摄氏49度。

在这个不断变化的世界中，首当其冲的是古老的树木，其中许多树的高度超过200英尺（61米），甚至300英尺（91米）。

哈蒙德说：“巨大古树面临的风险之一是它们生存的成本变得非常高。”它们需要更多的水，需要更多的能量把水泵到树冠。它们可能会被干旱破坏，或者被严重削弱，成为昆虫、疾病或火灾的牺牲品。

更频繁的高温干旱也意味着树木恢复的时间更少。加州大学圣巴巴拉分校（University of California in Santa Barbara）研究气候变化对森林影响的助理教授安娜·特鲁格曼（Anna Trugman）说：”干旱结束后，树木再次得到充分灌溉，它们有机会重新生长，恢复一些受损的器官。但如果干旱越来越频繁，连续不断，就会导致生长质量更长期的下降，因为它们无法恢复。“

那些高大的老树基本上没有抵抗能力。

这是一个问题，因为这些古树不仅巨大、古老、令人敬畏，而且对储存碳以防止世界加速变暖至关重要。体型最大的1%的树木储存有森林中50%的碳。

即使我们努力了解树木的知识，树木的可怕未来也会到来。英属哥伦比亚大学的生态学家苏珊妮·斯迈德（Suzanne Simard）发现树木之间存在关联，通过根和真菌，它们彼此交流，转移资源。研究员戴安娜·贝雷斯福德·克罗格（Diana Beresford Kroeger）认为，树木释放出大量气溶胶，如萜烯和柠檬烯，是天然的抗生素、抗病毒药物和化学预防剂，有助于保持包括人类在内的自然界的健康。

哈蒙德和艾伦预测世界上最大的树木和森林将会大规模灭绝。研究表明，今天的森林与历史上的非常不同，部分原因是更热和更干燥的环境。哈蒙德说：”森林寿命变得越来越短，越来越年轻，优势物种正在转移。树木将持续生长下去，会和我们一起很长时间。但他们会改变的。“

那么我们能做些什么呢? 减少二氧化碳排放以减缓气候变暖是首要任务，但这可能在几十年内都不见好转。在一些地方，人为消减森林或定期放火会有所帮助。一些森林每英亩有800-1000棵树，这意味着树木对水的激烈竞争；健康森林的树木密度应该是它的十分之一。另外人们正在考虑对一些红杉林进行灌溉。

此外，人们还试图复制现存最大的树种。

在红杉国家公园（Sequoia National Park），人们对谢尔门将军树（General Sherman）进行了有控制的焚烧，在不伤害红杉的情况下清除了白杉和腐烂物质（Credit: Raymond Gehman/Getty）

早在上世纪90年代，密西根州（Michigan）北部农村的一对父子就计划用无性繁殖的扦插方法培育出美国最大的一个树种。

这是一个名为“冠军树计划”（Champion Tree Project）的计划。大卫·米拉奇（David Milarch）是种植遮阳树的第四代农民。他查阅了位于华盛顿特区（Washington, DC）的非营利组织“美国森林”（American Forests）维护的“国家大树登记”（National Register of Big Trees）中最大的树种。他和他的儿子贾里德（Jared）开车到冠军树那里，问它的主人他们是否可以取一些插枝。

他们把梯子从皮卡车后面卸下来，贾里德爬到树上摘几根小树枝。插枝被送到苗圃培育复本。然后，米拉奇和他的儿子将把扦插树苗种植在不同的环境中，比如墓地或公园，米拉奇称之为“活的标本馆”。这个想法是为了保存世界各地800年、2000年或5000年树龄的树木的基因，以防原来的树死亡。

“大树的基因正在消失，”当我在2001年报道这项计划时，他告诉我。“必须有人扦插保育它们，并记录下来。当时没有人知道是什么意思。”

米拉奇的项目主要关注美国最古老、最具标志性的树种：红杉。20多年前，我看到他的团队爬上世界上最大的几棵树，这样他们就可以从高处砍下针叶，这是扦插的最佳材料。其中包括壮观的瀑布树（Waterfall Tree），这是加州中部私有林场里的一棵巨大红杉，是树种里面的鲸鱼，有着橙红色的树皮，让人类相形见绌。我著作的封面就用了这棵树的照片，书中讲述了一名植树者不顾一切扦插培育世上最大的树种，并在全球繁衍的故事。

我继续做其他事情，但在2021年夏天，我与米拉奇20年的经验又变得紧要起来。山火席卷了加州著名的红杉林，造成五分之一的树木死亡。瀑布树是其中之一——被烧成了焦炭。

长久以来，人们一直认为这些树是坚不可摧的，但近年来，这些树的死亡数量越来越多。红杉和国王峡谷国家公园（Sequoia and Kings Canyon National Parks）的资源管理和科学主管克里斯蒂·布里格姆（Christy Brigham）说，“我们现在看到的是，野火能够烧毁大量的巨型红杉。我们有100年对抗山火的经验，但气候变化导致环境更热更干旱，这使情况变得更糟。”

巨型红杉种群消失也是一个令人担忧的问题。布里格姆说，“我们不知道可能会失去什么。但我们谈论的是一个已经面临灭绝危险的物种，只有78个树林有这种树。现在山火烧毁了19%的成年大树。在某个小树林里，80%的树苗都被毁掉了。”

米拉奇的机构，名为“大天使古树档案馆”（Archangel Ancient Tree Archive），他们仍在靠扦插繁殖树木，他们正前往加州寻找树种，希望培育出一片“失落”的红杉林，米拉奇认为这片红杉林的规模可能会创造纪录。

他们还在种植小树林。“我们在旧金山普西迪（Presdio）种植了75棵从扦插育苗的红杉，”他最近告诉我，他指的是一个以前的军事基地，旧金山要塞，现在已经变成了公园。“作为移植的一部分，我们已经在普吉特湾地区（Puget Sound）的41个城市种植了红杉。”

红杉树林（Credit: BBC）

大天使古树档案馆的理念是，虽然这些2000岁的树不能移动，但它们的基因可以。虽然扦插种植来创建一个新的森林不能拯救这个物种，但确实使它们原有的基因的得以保存。2021年秋天，该组织在自己的温室里扦插植树，在今年夏天森林被大火烧毁的地方种植了瀑布树和其他树种，还有在更北的地方，在未来气候暖化的情况下，那里可能更有利于红杉生长。米拉奇说，“一棵2000岁的树需要被保存下来。”

古树基因的重要性激发了作曲家兼音乐制作人蒂莫西·斯密特（Timothy Smit）的灵感，他在英国康沃尔郡（Cornwall）的伊甸园计划（Eden Project）中，从大天使古树档案馆收藏的红杉中培育出49株克隆红杉，该计划包含了来自世界各地的数千种植物。他最近告诉我，“这些树苗来的时候只有3英尺（0.9米）高，现在已经有15英尺（4.6米）高了。都活了下来。”

经过二十年的扦插培育，今年发表的一项研究证实了米拉奇保存古树基因的方法。该研究的结论是，古树从根本上促进了遗传多样性，从而有助于周围森林长期的恢复能力和适应能力。

“这些古树代表了漫长历史中存活下来的个体，”该研究的合著者、伊利诺伊州莫顿植物园树木科学中心（Morton Arboretum's Center for Tree Science）主任查克·坎农（Chuck Cannon）说。“它们所包含的特殊基因组合可以跨越几个世纪，并在数百年一遇的极端环境下提供有益的基因。它们对森林的长期适应能力至关重要。”

坎农说，尽管如此，对古树基因的研究仍然很少，因为古树既罕见又难以识别。这就是为什么他认为大天使古树档案馆克隆古树如此重要的原因。

他说，“学习繁殖这些生命材料可能是无价的，这样我们就不会失去这些树所代表的独特基因组合。”从本质上说，创造这些古树基因林可以帮助其他森林增加基因多样性，并适应迅速变化的世界。

这些天，当我穿过我的林场时，看到死去松树的后代回来了，我感到很振奋。那些曾经屹立的古树虽然不在了，但山林还没有消失，至少现在还没有。

但是，我不再认为森林和树木理所当然的存在。它们越来越脆弱，失去它们的损失将不可估量。