在加利福尼亞州紅杉國家公園的一個角落，巨型紅杉像巨大的肉桂棒一樣，在更常見的松樹、冷杉和雪松中脫穎而出。美國地質調查局生態學家內特·斯蒂芬森正走上一座小山，跨過倒下的原木。他在一棵矮小的、死去的紅冷杉前停下腳步，上面掛著一個金屬標籤，標明為“189”。斯蒂芬森指著樹幹的一部分，美國地質調查局的野外工作人員在那裡切開了樹皮，露出了冷杉小蠹蟲在棕色邊材上潦草的簽名。189號只是研究人員估計在加利福尼亞州為期五年的乾旱期間死亡的超過 1 億棵樹木中的一棵，這場乾旱於今年春天結束。
這場乾旱——該州幾個世紀以來最嚴重的乾旱之一——摧毀了公園的森林。死去的樹木給斯蒂芬森提出了一系列問題：為什麼有些樹木死了，而另一些卻活了下來？為什麼森林的某些部分比其他部分遭受的損失更大？為什麼是 189 號而不是它的鄰居？“這是一場偵探遊戲，”他說。隨著世界變暖，這些答案可能對於幫助拯救遭受日益嚴重的乾旱襲擊的森林至關重要。為了預測這些極端事件的影響，科學家需要更好地瞭解森林的正常運作方式——對於像斯蒂芬森這樣的生態學家來說，這意味著弄清楚樹木為什麼會死亡。
斯蒂芬森和他最喜歡的巨型紅杉——他說這棵樹在他待在公園的幾十年裡幾乎沒有什麼變化。
圖片來源：扎克·聖喬治
關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
斯蒂芬森和他的同事們花費數十年研究了數千棵死樹——挖出樹根檢查真菌，刮開樹皮尋找甲蟲隧道，尋找死樹中的規律。自 1982 年以來，野外工作人員每年夏天都會訪問散佈在紅杉國家公園周圍的地塊。他們每年記錄這些地塊中所有樹木的狀況；每五年測量一次樹幹的直徑。如果一棵樹死了，他們就會對其進行屍檢。總而言之，他們追蹤了超過 30,000 棵樹木的生命。
在科學家監測的大部分年份裡，189 號樹幾乎沒有變化。1982 年至 1987 年間，它生長了兩釐米，然後在接下來的 15 年裡停止生長。2000 年，它開始傾斜，此前一棵相鄰的樹木倒下並在倒下的過程中擊中了 189 號樹。它也被寄生矮槲寄生侵染。第二年，棕色氈狀黴菌覆蓋了它的針葉，又過了一年，它的一些樹葉變黃了。然後它的樹幹開始滲出樹脂。在接下來的十年裡，它斷斷續續地苟延殘喘，病懨懨的，幾乎沒有生長。然後在 2012 年，乾旱來襲。2016 年，189 號樹死了。野外工作人員清理了它根部的土壤，發現了根腐病，這削弱了它的生命力。但最終註定這棵冷杉命運的是掘道小蠹蟲。
美國林務局昆蟲學家貝弗利·布勞恩說，擁有如此詳細的單棵樹木歷史具有巨大的價值，她幫助培訓美國地質調查局的野外工作人員。逐年追蹤一棵樹木可以讓研究人員清楚地看到，隨著疾病和環境壓力的積累，它究竟是如何變得越來越虛弱和脆弱的。她說，瞭解這種發展過程可以幫助科學家瞭解哪些其他樹木處於危險之中。
美國地質調查局生態學家內特·斯蒂芬森近距離觀察一棵小冷杉。每年，一個野外工作組都會對這棵樹和數千棵其他樹木進行斯蒂芬森所說的“體檢”。
圖片來源：扎克·聖喬治
當作為一個集合進行研究時，這些樹木的故事甚至更有用。在 2016 年發表在Ecology雜誌上的一項研究中，美國地質調查局生態學家艾德里安·達斯、斯蒂芬森及其科羅拉多州立大學自然資源生態學實驗室的同事克里斯汀·戴維斯追蹤了紅杉國家公園各地塊中超過 23,000 棵樹木在 13 年期間的生命。平均每年約有 2% 的樹木死亡，其中一半以上是被昆蟲或病原體摧毀的。斯蒂芬森說，這是一個驚喜——林務員一直認為，在正常條件下死亡的大多數樹木只是在爭奪光照、水分或養分的競爭中失敗了。
乾旱發生在Ecology研究涵蓋的時期之後一年。達斯說，總的來說，在研究期間對樹木致命的生物體與乾旱期間大規模殺死樹木的生物體相同。“這不是一套新的生物體，”他說。“它們只是開始以不同的規模和新的方式運作。”達斯指出，其中一些罪魁禍首是眾所周知的，例如在乾旱期間數量激增的松樹甲蟲。但人們對許多其他生物知之甚少，例如在乾旱期間突然開始襲擊雪松的另一種甲蟲，或者開始攻擊幼松的象鼻蟲。達斯解釋說，如果沒有關於乾旱前是什麼殺死了樹木的基線資訊，生態學家就會忽略這些細節。
亞利桑那大學生態學家大衛·佈雷謝爾斯說，森林面臨著嚴峻的未來，他沒有參與這項研究。科學家預測，隨著氣候變化，更熱更致命的乾旱將襲擊森林。許多地方已經經歷了像加利福尼亞州那樣的樹木死亡。研究人員還發現，在過去的幾十年裡，在更正常的條件下，樹木死亡率在世界許多地方（包括紅杉國家公園）急劇增加。他們認為樹木死亡率的上升很可能是由於缺水造成的壓力，也可能是由於昆蟲和病原體的攻擊升級。“有很多證據表明我們將開始失去大量樹木，”佈雷謝爾斯說。
在紅杉國家公園的一個長期森林健康監測地塊中，巨型紅杉在更常見的松樹、冷杉和雪松中脫穎而出。
圖片來源：扎克·聖喬治
在紅杉國家公園，斯蒂芬森繼續穿過一個地塊，經過 149 號、6426 號、265 號和數百棵其他的樹木，有活著的也有死去的，都掛著金屬標籤。他感覺森林看起來和他幾十年前幫助標記這個地塊時差不多。但它已經發生了變化——樹木已經生長和死亡，新的樹木已經發芽——如果沒有標記，這些變化在很大程度上會被忽視。
森林在未來將繼續變化，可能比以往任何時候都更快——但生態學家可能仍然能夠保護特別有價值的森林免受氣候變化和其他威脅。在某些地方，這可能意味著疏伐樹木——在另一些地方，給樹木澆水或噴灑驅趕特定型別甲蟲的資訊素。該策略將取決於確定哪些樹木最脆弱，以及對什麼脆弱。“我們獲得的關於是什麼殺死樹木的資訊可以幫助我們爭取時間，”斯蒂芬森說。“我不認為我們可以阻止變化的發生，但如果我們能夠緩解過渡，而不是讓它一次性發生，可能每個人都會更快樂。”