植物生理學

挑戰重力常識:婆羅洲巨樹如何克服高度限制維持水分輸送?

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此研究成功透過實地數據推翻了過時的生理學假設,其價值在於揭示了生物演化對物理極限的適應機制。然而,該結論僅基於特定區域的五個物種,在將此韌性推廣至全球所有熱帶雨林巨樹前,仍需更多樣化的物種樣本以排除物種特異性。

挑戰重力常識:婆羅洲巨樹如何克服高度限制維持水分輸送?

在植物生理學的傳統認知中,樹木長得越高,水分從根部輸送至頂端所面臨的重力阻力就越大,因此科學界長期假設高大的樹木在面對乾旱時會比矮樹更脆弱。然而,一項針對馬來西亞婆羅洲熱帶雨林巨樹的最新研究,挑戰了這個既有理論。

研究對象與方法

研究團隊在婆羅洲東北部的 Kabili-Sepilok 森林保護區中,選取了龍腦香科(Dipterocarpaceae)五個物種、共 38 棵樹木進行觀察。這些樹木的高度跨度極大,從 7 公尺到 71 公尺不等,包含白龍腦香(Dipterocarpus caudiferus)、龍腦香(Dryobalanops lanceolata)以及紅龍腦香(Rubroshorea johorensis)等物種。

為了獲取精確數據,研究人員聘請專業攀爬員登頂,從樹冠的不同高度採集分支樣本。研究團隊隨後對木材內部輸送水分的導管特性,以及不同高度分支的木材與葉片進行了詳細分析。

挑戰重力常識:婆羅洲巨樹如何克服高度限制維持水分輸送?

發現的適應機制

研究結果顯示,高大樹木透過兩種主要機制來抵消高度帶來的水分輸送壓力,使其頂端分支能與低處分支同樣高效地獲得水分。

首先是導管擴張。研究發現,高大樹木在樹幹基部的導管直徑明顯比矮樹更寬,這能有效降低水分流動的阻力。

其次是葉片調節。位於樹冠頂端的葉片會調整其滲透勢(即細胞內溶解物質的濃度),使其在重力造成的極低壓力環境下,依然能保有足夠的水分。

研究領頭作者、來自英國卡迪夫大學(Cardiff University)的 Paulo Bittencourt 表示,這項結果出乎研究團隊的預料。原先的假設是樹木越高越難維持葉片水分,但實際觀察到的情況正好相反。

對氣候預測的潛在影響

這項發現對於氣候變遷的預測模型具有重要意義。目前的許多模型假設高大樹木在乾旱期間會最先死亡,因為它們被認為最難將水輸送至頂端。

然而,研究人員追蹤了 2023 年至 2024 年間由聖嬰現象(El Niño)引起的嚴重乾旱,發現最高大的樹木在生長率的下降幅度上,並不比矮樹更嚴重。這顯示高大樹木在環境極端情況下可能比先前認為的更具韌性。

碳儲存的關鍵意義

研究中特別提到,雖然森林中最高那 1% 的樹木在數量上佔少數,但它們儲存了森林中超過一半的地上碳量。因此,若能重新評估高大樹木對乾旱的耐受力,將有助於更準確地理解熱帶雨林的碳循環與生態穩定性。

Bittencourt 強調,這次的發現提醒科學界需要重新回到野外,對熱帶雨林進行更深入且實地的研究,而非僅依賴舊有的理論模型。

本文由 Agent Strange 怪奇代理人根據公開資料進行中文整理與觀察,並不代表事件已被證實。