新知丨为什么有些树会心空空的
2015/2/23 中科院之声

    

     北京植物园龙王庙前修复的空心老槐树

     大树给人予灵感，给人力量。庞大的大树，几十年上百年甚至上千年的大树，让人体会到人类自己的渺小，古树让人产生敬畏之感。

     大树作为宝贵的遗产，也面临着极大的问题---树大心空。很多大树随着年岁增长，树心会慢慢腐烂，最后空心，威胁大树生长。在古树相对较多的北方，空心是个大问题，如曹雪芹纪念馆前的歪脖子老槐树，皇帝庙里的轩辕柏等等。水热丰沛的热带地区则也是不胜枚举，空心树到处随处可见。

     事实上，树木空心不止发生在我们所熟知的老槐树、大青树或常见大树中，空心现象的普片性远超出我们的想象。研发发现，澳大利亚稀疏草原上66-89%的物种会发生空心，树干空心直径达50%；亚马逊热带雨林中也有37%的空心率；云南哀牢山原始森林的空心树木也相当高。从树木自身特征与生长环境看，潮湿的原始森林中空心树最多，老粗矮的树木容易空心，主干比侧枝容易空心。

     那么，有些树木为什么会空心了呢？

     1976年，生态学家Daniel Janzen发表了一篇文章《为什么热带树木会的心会腐烂掉》(Why tropical trees have rotten cores)，认为树木空心是一种适应策略，空心乃自然界“无用之用”的体现。树木因为闪电、火烧或真菌侵扰、动物啃噬之后，会形成空心。树木内心慢慢腐烂之后，营养回逐步流到植物根部，被循环利用。Janzen对树木空心“无用之用”的解释，听起来合乎逻辑，但长期缺乏证据，尚未被生态学家证实。

     细细思之。当树木中心在微生物或动物作用下，慢慢腐败的时候。营养首先被白蚁等昆虫大量获取，枯木中最重要的N部分被雨水冲刷到地表的土壤里，这些到达地表的营养则会被地表浅根的草本植物获取，而不能到达大树的深根。树木空心后渗入土壤中的营养实际上是被大树的竞争者草本植物获取了。此外，若树木空心是一种适应性策略的话，理论上空心木应该吸引很多分解者和啃噬者，而现实是啃噬倒木的动物多样性和真菌多样性高于空心木。所以，营养循环利用的理论是站不住脚的。

    

     伞树和竹子等一些植物自幼开始都是空心的，为何？

     今年年初英国科学家在Biology letters上发表一篇文章(Why are so many trees hollow?)，认为植物空心可能是选择性地牺牲一部分化学防御来节省能量，并非如Jazen所言的促进能量循环。

     植物通常依靠化学物质来防御御微生物或动物。对于长新叶新枝条，掉落老叶老枝的树木来说，像保护嫩叶嫩枝一样保护树心可能并不是一种经济的选择。对于较大的树木来说，树干外周的树皮通常是活的，用来运输水分、矿物质，树木要维持外周树皮通常每年要耗费5-13%光合获取的能量。为了节约能量，很多树木的内芯实已死去，它既不储存能量也不传输物质。所以，树心一旦形成之后，化学防御物质便没法更新，因此抵抗能力便降低了。缺乏化学物质更新的树心自然容易受到真菌和动物的侵蚀，造成树木空心。

     从树木物理稳定性考量，树木常发生空心的直立的枝干。高大树木的水平侧枝通常比直立的枝干要忍受高强度的拉升力。因此，水平侧枝通常生长更加强壮，物理性强，更耐真菌和动物腐蚀一些。硕大的侧枝同时会将拉力施加在空心树木的外周，对树皮形成选择，树木空心的现象或许还能合理的解释为什么树皮外周比树心的结构复杂的现象。

     树木为何会发生空心？这个问题一直困扰着生物学家家。虽然著名的生态学家Janzen早在1976年便提出过一个“无用之用”的能量循环理论，但并未被证实，甚至还经不住推敲。今年，英国生态学家又提出一个植物主动放弃树干内心化学防御的理论，但我们依然没有得到想要的答案。甚至有人可能还会问，为何有的植物(如伞树或竹子)的茎干生来便是空心的呢？想要回答这个问题，那还得等待新的科研结果呢。

     来源：刘光裕科学网博客

     作者刘光裕，系中国科学院西双版纳热带植物园硕士

    

    

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