它是树的双脚、嘴唇,也是心脏
树根究竟如何输送水分,至今仍是一个谜。
在成长的过程中,不同品种及成熟度不同的大树,
树根输送水分的路径不同,最高可到130米的高度。
树根可算是树木最神秘的器官,它是树的双脚、嘴唇,也是心脏。树根守护树木在地面上重达好几吨的部分,吸收水分及养料后,将它们往上送至树干及树枝。
树根究竟如何输送水分,至今仍是一个谜。在成长的过程中,不同品种及成熟度不同的大树,树根输送水分的路径不同,最高可到130米的高度(地球上树木高度的最高纪录)。就算是德国本地树种,树木平均只长到40米,用一般通俗的学理,也无法解释此输送原理。
通常树木将水分汲取输送至树梢所需的压力,相当于一个满压汽车轮胎的2~3倍,科学家称这种作用力为“毛细作用力”(Kapillarkraft),就像咖啡杯杯沿的液体会比杯子的边缘稍微高几毫米而不外溢。另外还要加上“蒸腾作用”(Transpiration),就是当树叶开始呼吸、释放水蒸气时,吸水张力将水分由下往上输送的一种力量。然而,这两种力量加起来,并不足以形成能让水分从根部往上输送所需的压力。
事实上,蒸腾作用对树木输送水分而言不是那么重要,这一点从观察每年早春树木发芽就能看出端倪。叶萌之前,新芽初发,树木内水压处于最高峰。若想从桦树或是糖枫树中抽取树汁,此时正是时候,树汁会因为压力增加往上冲射,汁液流动的声音用听诊器就能清楚听见。然而这时的枝丫其实光秃无叶,树的蒸腾作用根本无法发挥抽水的功能。所以,从这点就可以确定树根的确能主动泵水,树木并不是靠蒸腾作用运输水分的。
学术上会将适宜各个不同树种生长的土壤类型加以分类。赤杨属(Erlen)特别容易生长在地下积水的土质中,而且长得很好,树根也不至于腐烂。除此以外,还有很多种类的树木也是具有耐水性的。
对于其他种类的树木而言,如深土性、湿地性或是适合干燥地区、只需要少量养分等土质的论点是有争议的,因为基本上所有的树木都喜好生长在肥沃、松软及湿润的土壤中。不同树种的生长取决于不同的土壤,这种理想的天然环境通常只有几个种类能够独享。
无论哪种树木,一旦适应了环境,便完全不需要人为的操作种植,其物竞天择的自然生态潜能会自然展现。在中欧,大部分地区适宜山毛榉的生长,假如林务人员、都市计划的主管或是花园的主人没有种植其他树种,那么该地区必将成为山毛榉的原始森林区。
山毛榉生生不息,持续地生长到高龄,并以大树冠驱逐其他树种。它用繁密的树叶挡住光线,直到树冠下被驱赶的对手死去。5000年来,山毛榉从南欧往北欧大举进发,若是人类没有出来阻止的话,它还试图征战到瑞典南部大放异彩。
山毛榉天生属富贵命,一旦遭遇艰苦环境,其生长就会出现问题。虽然它能够稍微忍耐干旱、养料不足、土质平浅多石这类如“饥饿疗法”(Hungerkuren)的苦刑,但在这种状况下,山毛榉的强大竞争力便无法发挥。有别于其他树种,比如橡树,就很明显地更耐干旱、酷寒。当山毛榉的生命结束时,橡树自然步步紧逼,用以其人之道还治其人之身的姿态取代其领地。观察柏林近郊的勃兰登堡地区(Brandenburg)就会发现,由于干燥大陆型气候(Kontinentalklima)的影响,那里的林地已从天然山毛榉森林变成了橡树林林相。
终年常绿的针叶树具有非常好的环境应变能力。在夏日比较短暂的地区,植物的生长发育期随之缩短,因此它们必须分秒必争,生长速度以日计算。当其他地区的阔叶树在短春时光非常吃力地张开叶子时,对手已经开始产生糖液与木质组织,瑞典中部地区由阔叶树林相转变为针叶林区就是最好的写照。
总而言之,可以说所有的树木都喜欢在适合它们的环境中生长。环境越恶劣,越会被更多其他随和、不挑剔的树种取代。以自家花园为例,只要是优质土壤就适合各种树木生长;当环境不佳时,则利于苦行僧的树种,它们能充分表现其专长,挑战环境造成的各种极限。
的确有几种树木的树根能深植土里,像橡树、冷杉等。跟其他的树木相比,它们的树根不但储水性佳且抗风能力较强。我经常听到或读到各种树根的名称,像直根(Pfahlwurzel)、心状根(Herzwurzel)或浅根(Flach-wurzel)等(译注:直根,最粗的主根,垂直向下生长,再从主根长出须根;心状根,放射状形态生长,主根横切面呈心形;浅根,根在地面盘缠生长,遇大风易倒地)。不过我想说的是,其实这些名称都是无稽之谈。特别是浅根(指的是云杉树根),经常被媒体与飓风损害相提并论,跟我同行的伙伴也不厌其烦地提及。
树根除了吸收养料,也是支撑树木的重要器官;树木缺少了树根,必定倒地。进化是无情的,假若由基因决定,形成弱不禁风的树根系统,则树木绝无存活的可能性。凛冽寒风会把那些浅根树系树种淘汰,让更适合的树种继续生存,这也是物竞天择的道理。
受损的土壤除了会使云杉形成浅根系,对其他树种而言也是一样。当飓风来袭,树木横倒在地,是司空见惯的情况。
因为云杉被集中种植在气候较暖和、土质不佳的地区,所以才会将它归为浅根系植物。其实,天然云杉的故乡在地球北方的针叶林带,那里寒冷且多雨。在那里,从早春到夏天,再到秋天,短短几个月时光,适合摆在客厅当圣诞树的云杉,就会长得比一棵百岁的树木还高大。
但是,当云杉被南迁(也就是来到德国)后,一年中有整整六个月的生长时间,却达到全然不同的生长规模。18世纪前,德国的森林几乎消失殆尽,都被改成造农地、牧场。病恹恹的牲畜拉着犁具翻犁土壤,为那稀少微薄的收成做准备。犁具不但要挖掘翻覆土壤20厘米深,被挖掘的土地因为一再被翻覆填平,造成土壤的通气孔隙堵塞,使较深土层的氧气传送被中断,土壤中的生命渐渐死去。例如海拔太高的坡地已无法作为耕作农地使用,因为那里经常要牧羊而被改造成牧场,如此对土壤造成的破坏与耕农如出一辙。
在这样的情况下,土壤的排水系统也被破坏了。下雨后,土表20厘米深的区域像一个积满水的浴缸,几周后才能完全干涸。至今这些被破坏的土壤已无法“痊愈”。同时,土壤经大型森林与农作机具重量的压实,造成通气孔隙结构的破坏,也破坏了土壤水分的疏通。
大部分树根都是敏感的,云杉的根也不例外。云杉的根部长期生长在备受虐待的土壤中,造成缺氧窒息而死,再也无法深入20厘米以下的土壤。因此,以云杉或其同类树种的高度来看,它们来到我们这儿,铁定需要比较长的生长周期;加上无力、快要窒息的根部,很容易成为飓风的牺牲品。
请观察那些被飓风吹倒的树木的根盘,它们像被刮胡刀切刮过般光滑,深度很少大于20厘米,这恰好是中世纪犁鞋的鞋底厚度,或与近代因遭遇重器械密集施压造成土壤伤害的深度一样。可以说,大部分的云杉林都种植于被虐待过的土壤里,所以诞生了其为浅根系树种的荒诞神话。
几乎所有的浅根系树种,例如果树或山毛榉,都会生长成如此的浅根盘,只有少数几个例外。如果你想在已经受损的方寸之地栽种树木,橡树或是银冷杉应是不错的选择。因为它们的根将穿透通气不良的土壤层,重新活化土质。
当树木生长时,树根也必须同时成长。土表的“生物质量”(Biomasse)(译注:生物质量分生态与能源的概念,定义众说纷纭。这里是生态的概念,指特定范围的生态系统或物群,即某种植物、动物或微生物的数量、重量与能量)越多,需要供应的水分与养料也越多,树根才能在土壤无堵塞并通畅的状态下,不间断地获取足够的原料,迅速地在地表生长;同时也确保树木的稳固,当暴风来临时,能紧抓住地面。
原则上,树根的分布范围与树冠同样大小。想象一下将树冠直径投影在树干周围的地上,就可以知道树根的范围,但这只是理论上的理想状况。事实上,当树木笔直生长时,树根是自由自在往外伸展的,这在花园与公园里得到了验证。园里树木底下的树根支脉会比树冠半径长10米,甚至更多;树根肆意地在草地上窜生,使得这些树木长得特别稳固。相反的,紧密相间生长的树木经常因为其根茎的范围太小,必须仰赖身旁的树木同伴相互依靠,才能稳固不倒。
真菌(Pilze)是特别的生物,它们与动植物不同,自成一派,有着自己的领域。真菌不进行光合作用,其养分取得与动物一样,仰赖其他的生物。许多真菌细胞纤维壁由甲壳素(Chitin)组成。甲壳素是一种不会在植物上,但会在昆虫身上出现的物质;不少真菌的特质显示出它们比较像动物。
菌根(Mykorrhiza)是树木与真菌共生的重要特别形态。有如细柔编织物的真菌与树木的细根交织,将根系面积放大好几倍。菌根会像棉花球般,从土壤中吸收水分与养料,再供给树根。这项工作也使它从树木那里获得应有的报酬,树木会从上层往下输送糖分及碳水化合物给“地下工作者”(菌根),以维持其生存。
除养分共享外,真菌还会顺便保护根尖,使其不受有机体病原细菌或噬菌的感染。真菌根(Mykorrhizapilze)也是养分与水分的中间储蓄站,当树木养料不足时,仍可以继续进行光合作用。
树木当然要感谢这些“外籍劳工”,但树木却不一定永远忠贞不移,忠心耿耿。当某些菌种灭亡或消失时,树木会先考虑自身的性命,并随着环境条件的改变变更帮手(其他真菌)。反倒是许多不同种类的真菌,对不同种类的树木都能适应良好,和它们和睦相处,例如不论在山毛榉树还是云杉林区内,都能看到牛肝菌(Steinpilz;Boletus edulis )。
有几种真菌会与某些特定树木患难与共、结成生死同盟,从树的名称就能猜出它们之间相互伴随的关系。比如铁锈红落叶松牛肝菌(Rostroter Lärchenröhrling)、桦树真菌(Birkenpilz)或橡树伞菌红菇(Eichenreizker)等,这些真菌都能在名称中所称呼的树种的树桩下找到。其实,露出地表的真菌只是它的子实体(Fruchtkörper)(译注:子实体,高等真菌的多细胞产孢结构体,是真菌物种特征鉴别的重要依据。比如长在地面上,状如伞状,通称菇或蕈。在地底生长,我们多称其为松露),就像长在树上的苹果一样。地底下广大的分支网络才是它的本尊,当你将树木桩脚周围的落叶稍微往旁拨开,白色菌状的菌丝网便一览无遗。至于它属于哪个菌种,最快要等到夏末或秋天,子实体出土后,你才能清楚地辨认并得出答案。
当你采收菌菇时,不管是旋扭摘下还是切采取下,地底下的菌丝网都不至于被破坏。若你有意帮忙,采菌时请不要忘了至少留下一棵子实体,如此将有助菌丝永续扩展。在美丽的菌帽、菌盖下,每小时会释放出数百万的孢子,在空气中随风飘散,落脚于有潜力成为共生挚友的树种下。
粗壮并含木质纤维的树根,为树木提供支撑,如人类的腿部。树根就像老旧教堂墙壁的木桩会凸出墙面约半米的道理一样,帮助支撑地面上生物的重量,使树干能够挺直站立。令人惊讶的是,树根要具备难以想象的承载力量才禁得起风暴的考验。当飓风风速达每小时100公里时,一棵约40米高的树木须施展非常大的杠杆力,才能使树木完好无损。
你曾经因为好玩而试过失衡、站不稳的状态吗?你的直接反射反应就是用一只腿向后踩并竖直支撑,树木也会有类似的反应。当地区性风向倾向一面倒时,树干在背风面会长出特别粗壮的支撑根(Stützwurzel)。此时直立如蜡烛的树木,遇风摇摆时,其强壮的支撑根确能使我们辨识风从哪里来。至于为何会长出歪斜结构的树干,后面我会说明。
当强风来袭,风向倾向一面倒时,支撑根可维持树木的平衡。
那么,树木如何辨别风向,知道风爱往哪个方向吹呢?树木是从苦难的大自然中学得这种辨别经验的。劲风会造成树干小小的裂缝,引发过度呈弧形的拉伸,很像孕妇妊娠纹的撕裂。树木能感受到过度拉伸的痛苦,为了避免未来的伤害,自然会加强背风面的生长结构。
躯干长得歪斜的树木有着全然不同的烦恼。除了对抗风向,它还必须时时刻刻与歪斜一边超重的重量抗衡。为防止倾倒,树木会在另一边长出支撑根。同时,树木在支撑根的相对一边还会长出更强壮的牵引根(Zugwurzel),它跟马戏团帐篷外围用来牵拉以稳固巨大帐篷的绳索一样,有平衡并支撑树木的功能。
支撑根能体现出树木更多的行为。大部分树木都不爱“脚湿湿的”,也就是树根泡在水里的感觉。观察赤杨(Erle)、杨树(Pappel)、白蜡树(Esche)、柳树(Weide)等河岸专家树种,就可看出树木总想避开水,但因天生无法迁移,只能尽量往高处逃。支撑根可以证明这个现象,靠水域那边的根长不到半米的长度就自然消失于地表。所以当某棵树木地表的根络有数米长,代表这棵树木有给水的问题。
说到水的问题,持久的风暴总让树根根盘如跺脚般不停地轰隆颤动。每次的阵风会使总是摇摆晃动的树干一点点地拉扯连接在地底下的树根,不断地松动根系,直到整个根盘的土壤被掀起,树木也随之倒地不起。这种情况若发生在湿地,跺脚的颤动则会变成抽水的动作,狂风会将烂泥水往上输送。强风过后,可清楚地看到河岸树种根区的湿土堆。
从上方鸟瞰树根,它就像天上的星辰。树根在树桩脚边四方伸展以支撑树木,有时粗,有时细,视最大主干的承受力而定,因此呈现出整齐一致的景象。只有当树干直线定向往上长,一直长到造成某种程度的紧绷感时——就像帆船桅杆得靠帆绳紧拉固定一样——就是树根的最大支撑力。只是,这些都只停留于理论中。
事实上,许多树种并不依循上述规则。有时遇到一些障碍物(一个较大的石头),树根只好被迫改道生长,或者它们有时就是顽固任性,不遵守规则,肆意生长伸展。无论如何,树根的随性特质提高了其生存风险,并增加了形成树桩桩脚的工作难度。因为改道蠕行、随意蹿生,这种偏离理想生长形态的方式,必须经由加强树根来协调,才能获得健康树根正常的支撑力。
有些树种能接受这样荒谬任性的生长方式,树根不只是些许,而是非常严重地偏离常态,形成像围巾般环绕在树干上的根茎,使得往后数年的生长遇到不少困难;缠绕树干的根茎阻挡了越长越粗的树干,也压迫了树皮和输送管道。虽然树木本身能超越自己造成的障碍继续生长,但是必须付出纤维路径严重偏离的代价。
当强烈阵风来袭,在树干“偏轨”的地方,因过度虚弱,必定断裂。但是类似这样胡闹的行径不太常见,因为不论是谁都想存活,而不愿选择断裂残存的命运。