真菌的菌絲與樹根的尖端相互纏繞，形成似乎對兩種生物都有益的地下網路：被稱為菌絲的細絲分解土壤中的礦物質，然後樹木可以將其吸收到根部，而真菌則從樹木中獲得穩定的糖分供應。
研究暗示，這些連線——被稱為菌根網路——可以在樹木之間延伸，使一棵樹能夠將地下資源轉移到另一棵樹。一些科學家甚至認為樹木正在合作，年長的樹木將資源傳遞給幼苗，像父母一樣 nurturing 它們。
森林是合作的、充滿關愛場所的這種想法在科學文獻和流行文化中都廣為流傳，尤其是在不列顛哥倫比亞大學森林生態學家 Suzanne Simard 2021 年出版的著作《尋找母親樹：發現森林的智慧》中。甚至有一個俏皮的名字來形容這種現象：“木材廣域網”。
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然而，發表在《自然生態與進化》上的一項新分析認為，支援菌根網路促進樹木合作的證據並不像流行的故事所暗示的那麼有力。 阿爾伯塔大學的生態學家、共同作者 Justine Karst 說，這並不是說樹木和真菌之間的關係不存在。 相反，在許多情況下，暗示性的證據線索或帶有許多注意事項的研究被認為比實際情況更具決定性。 “我們不想扼殺任何人對森林的喜悅或好奇心或驚奇，但我們想抑制一些誤傳，”Karst 說。
菌根網路非常脆弱：挖出一根根，您就破壞了您想要研究的真菌和木材網路。 為了開始弄清楚特定的真菌是否真的連線了兩棵森林樹木，科學家可以對真菌的基因進行測序，並構建基因相同的真菌生長位置圖。 Karst 說，這是一項巨大的工作，她和她的合著者只能在兩種森林型別中找到五項此類研究，僅包括兩種樹種和三種真菌品種。
真菌網路短暫的性質使這些研究更加複雜。 不列顛哥倫比亞大學的植物生物學家、研究合著者 Melanie Jones 說，真菌可以在其地下連線分裂後作為個體生長——因此即使是基因樣本也只能提供快照，並且無法揭示在兩棵不同樹木上採集的真菌碎片是否仍然實際連線。 它們可能已被部分真菌死亡或被某種東西咬掉而切斷。 “這是一個非常棘手的問題，”瓊斯說。
這些侷限性引發了關於菌根網路有多麼廣泛以及持續時間有多長的問題。 研究人員已經證實，提供給一棵樹的物質可以被森林中的鄰近樹木吸收。 研究人員可以透過向一棵樹提供用特定標記標記的化合物來測試這一點。 在 2016 年瑞士森林的一項研究中，研究人員在一些樹木的葉子上噴灑了特定的碳同位素，發現該同位素出現在未噴灑的鄰近樹木中。 但瓊斯說，尚不清楚真菌是否必然是這種轉移的原因。 資源也可以直接從根到根以及透過土壤中的孔隙移動，並且在不擾亂樹木生長的情況下很難透過實驗分離這些途徑。
為了測試菌根網路的效果，研究人員通常還設定寬網格屏障，允許真菌透過但不允許樹根透過。 但 Karst 和 Jones 認為，在這種情況下，一些研究人員很少檢查以確保實際形成了連線的菌根網路。 Karst 和 Jones 說，森林中樹木透過真菌途徑傳送資源的最有力證據來自 2008 年的一項研究，其中網格允許真菌而非樹根將黃松幼苗連線到較老的松樹。 應用於老松樹切口的染料出現在幼苗中，表明水分透過真菌菌絲轉移。 但研究作者表示，證據不足以表明這種水分轉移實際上改善了幼苗的存活率。 “在真正控制良好的實驗中，不到 20% 的實驗表明幼苗的表現更好，”Jones 說。 她補充說，在剩下的 80% 中，與真菌網路連線的幼苗的表現與與真菌網路斷開連線的幼苗的表現相當或更差。
與此同時，另一個觀點——樹木在地下共享關於草食性昆蟲或其他危險的警告——是基於一項單一的溫室研究，研究人員說，在該研究中，研究人員僅透過真菌網路連線了一棵花旗松和一棵黃松。 當科學家將花旗松暴露於昆蟲時，黃松也開始泵出防禦化學物質。 然而，當花旗松和黃松透過根和真菌連線時，正如野外發生的那樣，這種效應就消失了。 “主要資訊是這尚未在森林中進行測試，”Karst 說。 “當您看到那些古老森林、大樹……互相傳遞訊號的圖片時——這尚未經過測試。”
支援合作森林的主要論點是，健康森林中的樹木比病態森林中的樹木存活得更好。 但俄亥俄州鮑德溫華萊士大學的植物群落生態學家 Kathryn Flinn 說，這種群體自然選擇的例子在野外很少見，她沒有參與新的分析。 在森林中，個體選擇有利於競爭，樹木爭奪資源的方式會阻止群體受益。 “我發現這場爭論非常有趣，因為這是一個人們想要將自己的價值觀投射到自然界並將自然界視為人類行為模型的例子，”Flinn 說。
Simard 的森林研究為樹木合作的論斷提供了許多基礎，她在一份宣告中回應了質疑，表示她堅持自己的研究。 “森林為我們星球上的生命提供至關重要的支援。 將生態系統簡化為各個部分會阻礙我們理解和欣賞使這些複雜的生態系統蓬勃發展的湧現關係和行為，”她說。 “幾十年來，一種零敲碎打的方法阻礙了我們更好地理解為什麼森林有助於調節全球氣候並蘊藏如此豐富的生物多樣性。 將還原論科學應用於複雜系統會加速全球森林的開發和退化。”
Karst、Jones 及其研究合著者 Jason Hoeksema 指出，現有的大多數實驗都過於狹隘，並且已被用於對菌根網路做出重大宣告。 研究人員補充說，他們選擇關注在真實森林中進行的子集研究，因為這些研究與現實世界最相關。
Karst 說，她和她的同事希望將研究推向更多的森林型別，並鼓勵調查最有希望的領域，例如樹木之間的水分轉移。 Karst 本人認為，菌根網路可能至少參與了一些樹木到樹木的網路連線，而設計更好的實驗可以揭示真相。 “我想再試一次，”她說。
編者注（2023 年 4 月 13 日）：本文的一個題為“錯綜複雜的網路”的版本經過改編，收錄在 2023 年 5 月號的《大眾科學》雜誌中。 本文反映了該版本，並增加了一些為印刷而刪節的材料。