生必有用 死而不息:这是"死树们"物尽其用的一生

2018-02-25 00:03:05 来源: 网易科学人
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早在大陆分裂之前,在我们的祖先构想出斧头或小艇之前,死树就开始在海上漂流。然而,当一棵树在今天的河流或溪流中倒下时,它的死后之旅却鲜少有人研究和理解。当树在流动的水中倒下时,它就会“转世”。树枝、树皮和树心(看起来似乎都是漂浮的垃圾)变成了植物和动物的食物甚至家园。在原生林倒下的树木中,高达70%的有机物残留在溪流中,足以为生活在那里的生物提供营养物质。

出品|网易科学人栏目组 小小

电线杆大小的原木沿着萨利希海(Salish Sea)的海岸漂流。埃里克·哈蒙德(Erik Hammond)把他的铝制小艇轮子转过来,并接近原木。他抓起自己的斧子和毛巾,然后像父亲一样,在浮木上跳来跳去。哈蒙德用斧头把锚钉在最上等的三根浮木上,并把它们绑在船尾。

当船转向时,绳索绷紧,原木会突然翘起来,然后就会顺从地跟在船后。哈蒙德对此感到满意极了,他解开绳子,然后把它们扔到海滩上。但是,这些木头会继续航行,朝着他的伙伴乔治·摩尔(George Moore)前进,他把这些木头加在自己的小艇后面。

生必有用 死而不息:这是死树们物尽其用的一生
图1:对于人类和各种生态系统来说,浮木都是一种宝贵资源

哈蒙德和摩尔是加拿大不列颠哥伦比亚省吉布森市的“海滩拾荒者”,也被称为“原木拯救者”。这里是位于温哥华以北不到50公里的一个沿海小社区。在太平洋西北海岸,海滩拾荒者曾经是很常见的职业。现年72岁的摩尔自孩提时代就始终在追逐原木。

现年41岁的哈蒙德和父亲一起为原木做标记时,还穿着尿布。这是一种近乎苛求、有时甚至非常危险的职业,要求力量、平衡、技巧和对力学和物理学的掌握。作为回报,它提供了不确定性和很少的报酬。但是哈蒙德表示:“我喜欢这项工作,这也是我唯一知道如何去完成的工作。”

在这个平静的夏日午后,哈蒙德和摩尔收集了许多可供销售的木材,伐木公司没有它们的记录。当这些木材在水上自由浮动时,它就会对航海造成威胁。今天的收获主要是杉木和雪松,它们将通过一个合作社出售,并将总价值的一部分返还给伐木公司。

对于哈蒙德和摩尔来说,每根浮木可带来大约25美元的收入,以供他们平分。除此之外,他们也在寻找原始的、未砍伐的树木,这些树被风、侵蚀或洪水卷入水中。由于没有伐木公司分成,这种木材可以卖得更多。哈蒙德和摩尔表示,海滩拾荒的最好季节是秋季和冬季的几个月,当涨潮与强风暴相结合时,风暴会破坏树木,并将它们卷入到暴涨的河流和溪流中。

然而,无论是整齐的锯木、扭曲的树枝亦或是带着树根的树桩,无论是工业砍伐还是被洪水淹没的树,都是被冲上岸或漂浮在水里的树木残骸。除了越来越少的海滩拾荒者外,水手们想要极力避免引人注目的死木头,可是为什么还有人关心它们呢?

这是因为,对于连接森林和海洋的食物网,浮木做出了巨大贡献。从溪流到河口再到深海,浮木帮助塑造了它所经过的每个环境。尽管人们意识到温带雨林中富含来自海洋环境的氮,并通过分解鲑鱼来运送,然而人们不太清楚的是,这些森林里的枯树会在海中漂浮,并成为食物和栖息地的重要来源。?

早在大陆分裂之前,在我们的祖先构想出斧头或小艇之前,死树就开始在海上漂流。然而,当一棵树在今天的河流或溪流中倒下时,它的死后之旅却鲜少有人研究和理解。当树在流动的水中倒下时,它就会“转世”。树枝、树皮和树心(看起来似乎都是漂浮的垃圾)变成了植物和动物的食物甚至家园。在原生林倒下的树木中,高达70%的有机物残留在溪流中,足以为生活在那里的生物提供营养物质。

石蛾(Caddis)和蜉蝣在固定于浮木上的同时,也经历了它们自己的蜕变。当它们再出现时,它们会变成鲑鱼、蝾螈、蝙蝠和鸟类的食物。较大的原木控制着河流的形状和水流,创造了水池和背部的漩涡,鲑鱼在这里休息和产卵。这些池塘为小鲑鱼提供了重要的庇护所,供它们在进入大海之前进行孵化、觅食和躲避捕食者。

当木材穿过漫滩时,它与海岸发生碰撞,并重新塑造海岸。有些原木被锚定在那里,捕获淤泥和种子。随着新植被的生根发芽,鹿鼠、田鼠、鼩鼠和花栗鼠开始收获忙碌。黄鼠狼、水貂和老鹰会给它们带来营养,给土壤施肥;那些漂流到河口的木材成为了饥饿秃鹰和苍鹭的栖息之地;对于疲倦的鸬鹚、鹈鹕和海豹们来说,这些木材成为天然的木筏;还可充当鲱鱼卵的育儿室。

太平洋西北部河口形成的时间相当短,大约有15000到10000年历史。它们被冰所塑造,在很大程度上它也是由于浮木的改造能力而形成的动态环境。在这里,树木仍以传统的方式流入河流,但自从河流通航、工业伐木、河滨开发和水力发电大坝出现以来,人类在塑造水道方面发挥了主导作用。

在美国俄勒冈州、华盛顿州和加拿大不列颠哥伦比亚省,伐木公司继续将木材顺流而下,送到木材加工厂加工。就在20世纪90年代,每年有100亿板尺的木材漂流而下或储存在太平洋西北部的河流中。如果这些原木中只有1%逃脱,而且在某种程度上躲过了海滩拾荒者的捕捞,那就意味着每年有1亿板尺的可销售木材变成了浮木。但在如今,只有一小部分木材进入海洋环境。无论是被砍伐的原木还是倒下的整棵树,更少木材完成了从森林到海洋的旅程。

哈蒙德在他的船和木头之间不停地移动着。由于已经有36根原木拖在后面,他仔细检查水下的情况。哈蒙德称它们为“Peelers”,因为它们是适合制作胶合板的木材。目前,雪松是最有价值的,但大多数原木最终都被加工成纸制品。当哈蒙德的父亲和祖父还在的时候,浮木就少了很多。

在太平洋西北部,砍伐树木的数量减少了,伐木公司在保护和捆绑他们的木材方面更加小心。摩尔宣称:“Howe Sound曾经是世界上最大的原木分类场。这里到处都是木头,连盲人都可以捡到木头。”

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图2:娜塔莉·克雷默(Natalie Kramer)多年来始终在研究加拿大西北地区奴河上的浮木

尽管海滩拾荒者已经是个夕阳产业,但对于哈蒙德和摩尔来说,这仍然是值得去做的工作,值得他们使用来之不易的知识和技能,感受与这个地方和他们过去的联系。这两个人都从事着其他兼职工作,但在这里,他们找到了他们最重要的职业满意度和身份认同感。

不列颠哥伦比亚省的海滩拾荒者并不是唯一对浮木感兴趣的群体。在过去的7个夏天里,娜塔莉·克雷默(Natalie Kramer)始终在加拿大西北地区的浮木残骸中划行,这个地方位于吉普森以北1400公里处。克莱默是个32岁的河流地貌学家。而且,她还参加过许多河流比赛,她也恰巧是世界上最优秀的女皮艇运动员之一。

克莱默博士关于木材运输动力学方面的论文就集中在奴河上,这条河向北流进了大奴湖,然后又流进了麦肯齐河,并从那里汇入北冰洋。在北美地区,只有密西西比河的流域面积比它更大。由于受大规模工业发展的影响较小,麦肯齐河系统几千年来没有太大变化,这使其成为研究浮木及其与海洋和河流生态系统关系长期影响的天然实验室。

对克莱默来说,河流是地球的血脉,而浮木就是血脉中的营养成分。2011年,当她亲眼看到巨大的原木连续3天从奴河上漂浮过去时,她得出了上述类比。克莱默说:“那时候我就想,有这么多的材料!这是许多人赞叹不已的景观的重要组成部分。”

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图3:人们划船在浮木中穿行于奴河之中

有一天,克雷默偶然在河边见证了巨大的原木堵塞场景,与探险家亚历山大·麦肯齐(Alexander Mackenzie)在1789年日记中所描述的场景相似。克莱默从中取出一棵树,发现它已经有50多年的历史了。

这种天然木材和巨大木筏的巨大堵塞曾经在河流和河口十分常见,并且有许多文献记录。路易斯安纳州红河上的“大木筏”也许是最著名的,在1830年被移走之前已经存在了375年。筏子及其相关原木堵塞了227公里长的主要通道,并延伸了大约两倍远的距离。

克雷默的研究表明,浮木可以充当稳定沙丘的基石,并在河口处形成砂坝,为潮汐和海浪的上升提供了重要的缓冲。但是世界各地的海岸线(特别是在发达的温带地区),与人类定居之前相比,它们现在已经严重缺乏木材了。

随着河流失去浮木,水的运送速度更快,而且养分循环的时间也减少了。过量的氮(主要来自农业)是海洋环境中藻类大量繁殖的重要原因之一。在缺乏木材的河流中,氮在被冲到海里之前被重新加工的机会更少。克莱默表示:“随着木材的消失,我们的河流变得更简单,更不复杂,并且抵御污染和海平面上升的缓冲能力更小。河流变得越简单,就越不适应变化。”

生必有用 死而不息:这是死树们物尽其用的一生图4:克莱默发现了同样的浮木筏子,探险家亚历山大·麦肯齐(Alexander Mackenzie)曾在1789年的日记中提到过类似场景

尽管克莱默的博士项目已经完成,但她仍然在西北地区的河流中调研,仍然有许多未解的问题亟待解决。比如,奴河还能自由奔流多久?克莱默说:“这条河正受到水电开发的威胁,当你修建水电大坝时,就会挡住木头流动。如果木材不再被运送到三角洲地区,我们会失去什么?”她还指出,威胁不仅来自于奴河本身的发展计划,也来自于皮斯河更上游的Site C大坝。

麦肯齐河系统将大量的浮木运送到北冰洋,在那里它被冻结成冰或在海冰上漂流。在顺时针的水流中,海冰会在融化之前被困住,然后将货物抛掉。通过研究北极浮木的数量和分布,研究人员对过去12000年里的洋流、海冰范围和气候变化等有了更多了解。

在浮木引起环境科学家的注意之前,北极的人们与来自森林世界的木材形成了原始的关系。他们把这种珍贵的资源变成了各种各样的东西,从遮蔽物、武器到雕刻的、可以用手阅读的触觉地图。考古学家们推测,当因纽特人的祖先在1000多年前从阿拉斯加迁徙到东方时,他们也随身携带着浮木。

因纽特人并不是唯一依赖远方森林资源的原住民,来自太平洋西北部河流的木材也出现在许多令人惊讶的遥远地方。脱离海岸潮汐流的浮木可能被困在北太平洋环流中,并被拉向遥远的西部。在阿拉斯加西南部的亚北极苔原上,那里的植被由苔藓和矮小的柳树组成,而Yupik人则用圣歌、歌曲和故事描述浮木的重要性。

浮木被当地人建成房屋以保护他们,夜晚用于取暖和照明,并通过精心雕刻的萨满教面具帮助召唤圣灵世界。在没有树木的阿留申群岛(Aleutian Islands),在阿拉斯加大陆和西伯利亚之间,Unangan人在太平洋西北地区雕刻黄色雪松,这是克莱默用于研究和比赛的现代皮划艇前身。

在遥远的南方,来自太平洋西北地区的原木曾经是冲上夏威夷群岛上数量最多的木材。来自菲律宾、马来西亚和日本热带森林的木材也能到达这里,但夏威夷人选择使用4000多公里外的花旗松和沿海红杉木,并将它们融入到自己的文化习俗和仪式中。他们珍视来自温带沿海雨林的木材,以建造他们巨大的双体船,那是财富、威望和权力的象征。

当然,大多数浮木都没有被人类的手碰过。这些死树的“来生”也同样令人惊讶。大多数浮木的命运最终都会沉入海底,在那里默默地等待着。但是,像克雷默这样的研究人员,为了增进我们对河流和溪流原木动力的理解,我们对它在海洋食物网中所扮演的角色的认识却依然很少。

在20世纪70年代至90年代期间,露丝·迪克森·特纳(Ruth Dixon Turner)对这部分进行了开创性的研究,后来由美国著名森林服务研究科学家、国家鱼类和野生动物基金会鱼类保护主管詹姆斯·塞德尔(James Sedell)汇编成册。塞德尔对从俄勒冈海滩上消失的浮木很感兴趣,他小时候曾在那里玩耍。

生必有用 死而不息:这是死树们物尽其用的一生图5:大量木材从江河流入海洋

浮木可以在无边无际的海洋中漂浮,这取决于树的种类,最长可达17个月。在这段时间里,这些未扎根的树木变成了漂浮的礁石,成为许多海洋物种的栖息地,包括无翼的海洋漫游者(Ocean striders),这是已知的唯一生活在海上的昆虫。海洋漫游者把它们的卵附在浮木上,即使是小卵石(一种甲壳类动物)和船蛆(一种双壳软体动物)会从内部消耗它。

在《从森林到海洋:河流、溪流、河口以及海洋的木材生态》(From the Forest to the Sea: The Ecology of Wood in Streams, Rivers, Estuaries, and Oceans)中,塞德尔和他的合著者克里斯·马瑟(Chris Maser)解释说,超过100种无脊椎动物和130种鱼类聚集在浮木等漂浮的物体上及其周围。

它们这样做的原因是受Langmuir流影响,即海面风产生的对流气流将漂浮的原木和有机碎片扫进长长的平行线中,后者通常也被称为“浮油”。这反过来又会吸引浮游生物和小鱼,它们进而会吸引更大的掠食性鱼类,比如金枪鱼和鲨鱼。阴凉、丰沛的食物、产卵的地方以及躲避海浪的地方,难怪科学家们发现这些临时环境对海洋生物具有极强的吸引力。

据估计,在大块远洋浮木栖息地中,仅仅金枪鱼的总重量加起来就可达100吨。众所周知,在季风季节开始的时候,金枪鱼就会迁徙到大陆架上产卵。在东太平洋地区,洪水带来的浮木上通常会有很多刚出生的黄鳍金枪鱼。研究人员怀疑,这种关系对于决定金枪鱼是否达到生育年龄至关重要。

在西太平洋和热带太平洋地区,金枪鱼的捕捞量在短短十年间从很低增长到世界最高(总捕捞量),这是因为人们认识到金枪鱼通常大量聚集在漂流物周围,并利用其充当诱饵。上世纪90年代末,东大西洋的西班牙渔民甚至开始用人工木材来增加天然浮木的数量,以吸引更多的金枪鱼。

对于远洋浮木来说,旅程的终点离起点很远。在扎根于土地上之后,树木将阳光转化为昆虫和鸟类所需的能量,在丰富和重塑河流和溪流之后,在对海洋表面的浮游生物和鱼类进行庇护和喂养之后,那些不被冲刷上岸的树木的残骸就会沉入海底。这些沉没的木材成为最丰富的河口和海岸森林。

深海木材蛀虫(一种双壳类软体动物)通常占据着这些地方,而浅水蛀木水虱和船蛆则会远离。这些生物依靠浮木生存。它们迅速将木头转换成粪球,进而支持40多种其他深海无脊椎动物,在海床上创造了一个临时但多产的栖息地,塞德尔称之为“生物多样性之岛”。23年前,塞德尔担心浮木数量减少,塑料则在世界海洋中越来越多。

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图6:奴河的外三角洲显示了浮木的重要性。例如,浮木屏障的形成可以保护大陆不受海浪影响

20世纪90年代末,华盛顿海岸的研究表明,森林和海洋环境之间有着丰富而重要的关系。研究人员发现,有机陆地碳(木头碎片、来自森林河流和溪流的土壤)含量很高,而死树是海洋生态系统中重要的能源来源。在浅海水域和1/3一公里深的海域,60%的有机碳来自森林。即使是在远离海岸的大峡谷深处,也有多达15%的有机碳是浮木的副产品。

在不列颠哥伦比亚省的海岸上,哈蒙德和摩尔回忆称,上世纪90年代末是浮木拯救的全盛时期。尽管今天的收入和利润都比较少,但摩尔说,只要他还能坚持,他就会继续在海滩上拾荒。哈蒙德将是这片海岸最后的海滩拾荒者吗?他耸了耸肩,但指着他的房子前面绑着的6个浮木,这些都是他七岁的儿子拽来的。

从2011年到2014年,在哈蒙德家族以南大约150公里的地方,一系列的爆破帮助打通了埃尔瓦河(Elwha River)通往萨利希海(Salish Sea)的通道。美国国家公园管理局摧毁了华盛顿州奥林匹克半岛上的2座旧水电站,启动了美国历史上最大的水坝拆除项目。虽然很多人都意识到拆除水坝可以帮助鲑鱼洄游,但很少有人意识到它也能让木材自由进入大海。

这些水坝已经建成100多年。在这段时间里,这条河并未处于完全存活状态。下埃尔瓦·克拉拉姆部落的河流恢复项目主管、渔业收获经理罗伯特·埃尔洛夫森(Robert Elofson)表示:“夏天的水温较高,没有木质碎片流过,没有泥沙运输。现在,木头的作用和预测的完全一样。它为昆虫幼虫提供食物和栖息地,而这些幼虫变成了鲑鱼的食物。”

埃尔瓦大坝和峡谷大坝的拆除修复了70多公里的产卵地,而这些栖息地又一次被浮木所塑造。这条河又在生产各种各样的鲑鱼了,鸟儿栖息在搁浅的原木上,在水边的土壤上施肥。当其他生物进入时,种子会被困住,并生根发芽。幼小的鱼藏身其中,成年的鱼则栖息在海岸上新生的漩涡和阴影中。河流系统更加复杂多样,在人们的记忆中,它是第一次沿着原来的河道自由流动。

埃尔瓦河的迅速重生,正是克雷默担心在奴河上建造大坝的原因:这将是一种远远超出河流系统的震撼。就像在她之前的塞德尔一样,克雷默希望能让人们意识到:在它消失之前,人们需要更好地理解水生木材的重要作用,就像几百年前的巨大的木头和漂浮的木筏堵塞河道一样。其中的部分工作是重新想象诸如河流、树木和海洋等词语之间的界限。

郭浩 本文来源:网易科学人 责任编辑:郭浩_NT5629
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