几十年来，生态学家一直认为高大的树木在干旱期间面临固有的劣势。其逻辑似乎很直接：重力每增加10米高度就会给水柱增加大约0.1兆帕的张力，而更长的路径会产生更大的水流阻力。按照这种思路，当土壤水分不足时，较高的树木应该更接近水力失效——气泡阻塞它们的输水管。
由卡迪夫大学和埃克塞特大学领导的一个国际团队7月2日在《科学》杂志上发表的一项研究现在推翻了这一假设，至少对于地球上最高的开花树木而言。
“了解高大的树木至关重要，因为森林中最高1%的树木储存了超过一半的地上碳，”该研究的主要作者保罗·比滕科特说。
攀爬巨树
研究人员聚焦于龙脑香科树木，这是一个主导东南亚雨林的树科，包括可超过100米的物种。他们聘请了专业树木攀爬者，使用双绳技术在马来西亚婆罗洲的卡比利-塞皮洛克森林保护区和达努姆河谷攀爬了38棵树，高度从7米多到71米不等。
沿着每棵树干的多个点，攀爬者收集了样本并进行了直接测量。团队分析了木质部导管解剖结构——输送水的微观管道——用压力室测量了叶片水势，并使用Pneumatron设备确定了栓塞脆弱性。绑在树干上的自动树木生长记录带以30分钟为间隔记录生长速率，捕捉了树木对2023-2024年严重厄尔尼诺干旱的响应。
结果明确无疑。”被称为龙脑香的热带巨树的水分输送系统已经进化到能够抵抗重力影响和水分胁迫，”7月13日发表的配套《自然》新闻与观点文章报道。
所有高度的树木都显示出相同的安全水力裕度，大约0.4兆帕，介于其工作水势和叶片开始萎蔫的点之间。它们对栓塞的脆弱性（P50值，即失去50%木质部导水率的压力）与高度没有相关性。在厄尔尼诺干旱期间，较高的树木相对于其体型而言，并没有比较矮的树木遭受更大的生长减少。
两种机制
该研究确定了龙脑香科树木补偿高度的两种机制。首先，较高的树木在基部附近有更宽的木质部导管，本质上是更大直径的管道，减少了长距离的摩擦阻力。其次，它们的叶片适应了更大的水分胁迫：膨压丧失点——叶片开始萎蔫的压力——在较高的树木中向更负的值偏移，因此它们能够在萎蔫前承受更低的水势。
“非常高大的龙脑香树的水力系统完全适应了它们的高度，”埃克塞特大学的资深作者露西·罗兰说。”它们不应该比暴露在相同干旱条件下的小型龙脑香树遭受更多的损害。”
这一发现为Anfodillo等人在2024年提出的修订理论模型提供了实验支持，该模型预测树木可以通过解剖学调整来补偿高度。在这项研究之前，没有人能够在最高的热带树木的顶端测试这个模型。
有几个注意事项。研究结果特定于一个地区的单一树科；是否适用于其他气候下的其他树科还有待检验，该团队正在将其工作扩展到亚马逊。样本中最高的树是71米，但一些龙脑香科树木超过100米，在这些极端高度下补偿机制是否有效尚未直接测试。而且只研究了一次干旱事件；重复或更强烈的干旱可能会产生不同的结果。
尽管如此，这项研究挑战了一些全球植被模型中嵌入的基本假设，这些模型目前预测高大树木的干旱死亡率更高。如果补偿机制普遍存在，这些模型可能需要进行修订。
“我们的结果表明，树木一直在活动，一直在改变它们的解剖结构，”未参与该研究的墨西哥国立自治大学的胡列塔·罗塞尔说。”这给了我们一个不同的视角来看待树木，因为它们看起来如此安静。”
来源： Bittencourt, P., Scheire, A., Jotan, P. 等. “Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.” Science 393(6806), 60-64 (2026). DOI：10.1126/science.aea9013
婷 翻译