83.2米!什么树长得这么高?水分怎么送上去的?

2022年05月19日 17:48 次阅读 稿源:科普中国 条评论

“76.8米!”“83.2米!最近,有关树木的两项纪录被刷新!在墨脱县境内的背崩乡格林村记录到了一棵高达76.8米的不丹松,是目前中国大陆已知的最高的一棵树。近日,科考队又发现了成片的云南黄果冷杉原始森林,经无人机吊绳多次测量得知,其中最高的一株高度为83.2米,胸径207厘米,刷新了中国最高树木纪录。

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不丹松是什么松?云南黄果冷杉又是什么树?科学家如何确定它的高度?研究这些高大树木有什么意义和价值呢?今天就来一起走进大树的世界。

不丹松

与大多数喜欢冷凉干燥环境的松树不同,不丹松是一种喜欢潮湿环境的松科松属植物。它们仅分布于喜马拉雅区域,我们国家云南和西藏,以及临近的不丹和印度也有不丹松分布。它们经常与近缘的乔松,一同构成了这一区域的针阔混交林。

不丹松是一种个头高大的乔木,在自然环境中,不丹松的平均高度为25米,而这次发现的大树也是不丹松群体里的巨人了。

来源:@人民日报

云南黄果冷杉

云南黄果冷杉是黄果冷杉的一个变种,与原种的主要区别在针叶质地稍厚,通常较长。虽然叫杉,但是云南黄果冷杉并不是一种真正的杉树,它是松科冷杉属的成员。

云南黄果冷杉生长在海拔2600-3600米、气候较温和的区域。棕色森林土的山地及山谷地带是它们最喜欢的生活环境。云南黄果冷杉通常与华山松、红豆杉、毛牛白蜡、华白杨等针叶树、阔叶树组成针阔混交林。在林子当中,平均个头高达60米的黄果冷杉通常都是顶层树种,傲视其他植物。

来源:@央视新闻

如何量出大树的高度?

科学家是如何获得大树高度的呢?我相信,首先出现在大家脑海里的方法就是用尺子量。但是,这个方法对于测定大树高度并不实用。且不说爬上高树本身就是个难题,单说如何保证皮尺从树顶垂直到地面就是个非常困难的任务。

在这一次不丹松高度的测定中,使用了背包激光雷达。这个工具听起来很神秘,其实工作原理很简单,就是利用激光测定两点之间的距离,地球和月球之间的距离数据也是用激光测量得到的。

通过测量出空间内多个点的位置和距离,利用计算机处理这些数据,最终建立起大树所在区域的3D 测绘数据模型,这样一来,精确计算出大树的高度就变得非常容易了。


来源:@人民日报

在测量云南黄果冷杉时使用了无人机吊绳进行了多次测量,使用无人机飞到树冠顶端平齐的地方,放下吊绳,再测量吊绳的长度即可。使用无人机可以保证吊绳垂直绷紧,更准确地反映出树木的真实高度。

植物为什么不能无限长高?

绝大多数植物是有寿命的,即便是很多高大的树木也有固定的生命周期。最典型的应该是棕榈科的贝叶棕了,这种大树的高度可以超过30米,但是它们有着固定的繁殖周期,60年的时间一到,贝叶棕就会开花结果,这棵大树的生命就到了尽头。

很多植物,一生中可以多次开花结果繁育后代,就如同不丹松一样。从理论上来说,不同组织植物细胞都保留有一定的全能性,也正因如此,植物有很强的修复自身的能力,即使有个枝条被砍掉,甚至整个树冠被砍掉,还是会长出新的枝叶。只要保证植物的根系,茎干和叶片中的输导组织不坏,叶片可以正常进行光合作用,那这棵大树就一直会生存下去。所以从这个意义上来说,如果条件合适,这些干细胞存在,不同的组织能够不断更新,那植物就不会死。

不过,在自然界中下,植物长生不死很难发生。因为只要时间够长,所有区域都会遇到突发事件,即使不是泥石流、飓风、地震、病虫害这些灾害,也会碰上冰期和长时间干旱。就算因为运气好,躲过了所有天灾,还要面对新物种的竞争。所以,大树没有永生的可能,也就没有大树能够无限制地长高了。

研究大树有什么意义?

研究这些大树对于我们研究一个区域的生物群落演化以及生态适应有着不可估量的价值。当然,研究巨树还可以帮我们解决一个科学谜题,就是如何把水分和矿物质营养从树根里面,送到高高在上的枝头呢?

比如说,这次发现的不丹松,高度为76.8米,换算成居民楼,大概相当于25层高度,如果没有水泵提供压力,我们根本无法在如此高度享受自来水服务。那么没有水泵的大树是如何将水从树根送到枝头的呢?

最初,人们认为,大树是通过毛细作用来提水的。所谓毛细作用,就是水会顺着很细很细的管道向上“爬”,这些管道越细,爬升的高度就越高。但经过计算发现,以大树输送管道(维管束)的尺寸产生的毛细作用,根本无法把水分送到几十米高的地方。

实际上,大树还真的有个“水泵”——枝干顶端的叶子。叶子不停地向空气中释放水汽,使得树干维管束的水分就会来补充,通过这样的传递,树根吸收的水分就被“抽”上来了。因为跟蒸腾作用有关,这种特别的提升力就被称为蒸腾拉力。不过,这个供水系统究竟是如何常年运转的,为什么会产生如此巨大的拉力,到目前还是个谜。

这次发现的两棵刷新纪录的树,对于我们研究植物的生理,特别是水分和营养的运输的生理,具有重要的价值和意义。

本文专家:史军,植物学研究员,中国植物学会科学传播工作委员会成员

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