Long-term liana infestation leaves architectural legacies in host trees
本研究利用巴罗科罗洛岛（Barro Colorado Island）的14年纵向数据集和地面激光扫描技术，证明了持续性的藤本植物侵染会因果性地降低宿主树木的高度和冠幅大小，这表明藤本植物丰度的增加将逐步削减热带森林的规模及其碳储量潜力。
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在热带森林茂密翠绿的心脏地带，树木正陷入一场持续且无声的阳光争夺战。为了触及上方明亮的林冠层，它们必须长得高大，并向四周舒展枝干。但它们并非孤军奋战。被称为藤本植物（lianas）的攀缘藤蔓缠绕在树干和树枝上，将树木当作“活梯子”，以便在无需自行构建稳固支撑结构的情况下触及阳光。虽然这些藤蔓是森林的自然组成部分，但科学家们注意到一个令人担忧的趋势：藤本植物在热带地区变得越来越普遍。这种转变至关重要，因为森林是巨大的碳储库，而树木生长的方式决定了它们能储存多少碳。如果藤蔓正在改变树木的形状和大小，它们可能会改变森林储存碳以及支持生命的能力。
多年来，研究人员一直知道，被藤蔓覆盖的树木往往比没有藤蔓的树木更矮小，冠幅也更小。然而，一个根本性的问题一直悬而未决：究竟是藤蔓使树木变小了，还是藤蔓仅仅更倾向于攀爬那些已经变得矮小且挣扎求生的树木？这就像是在试图判断，究竟是一个沉重的背包让徒步者走得慢，还是慢速的徒步者恰好选择了背负沉重的背包。如果没有对单棵树木进行长期观察，这种因果关系是无法理清的。
为了解开这个谜团，一组科学家转向了巴拿马巴罗科罗岛（Barro Colorado Island）上一片独特的森林。这座岛屿拥有一块五十公顷的巨大样地，那里每一棵树都被进行了数十年的测绘、测量和鉴定。至关重要的是，研究人员自2011年以来，每年都在记录特定树木上藤蔓的存在情况。通过将这十四年的藤蔓感染历史与2019年拍摄的高分辨率三维森林扫描图像相结合，团队可以观察到树木的确切形状，并准确知晓每棵树携带藤蔓的时间长短。他们利用激光扫描仪创建了森林的数字模型，以极高的精度捕捉了树木的高度和叶冠的体积。
研究人员重点关注了两个主要问题。首先，他们观察了长期受藤蔓感染的树木，以查看藤蔓是否在其树木结构上留下了持久的印记。其次，他们观察了在2019年仍未受藤蔓感染的树木，以查看其形状或大小是否使其在随后的年份中更有可能被感染。结果非常明确，且指向同一个方向。长期受藤蔓持续感染的树木明显更矮——比从未受感染的树木矮约11%。这些受藤蔓感染的树木其冠幅面积也大约缩小了22%，体积缩小了26%。即使是那些后来成功摆脱藤蔓的树木，仍然比那些从未被触碰过的树木稍矮，这表明携带藤蔓造成的损伤并不容易消除。
相比之下，研究发现没有证据表明树木的形状使其成为了藤蔓的目标。研究人员检查了树木在被感染前的身高和冠幅大小，发现那些最终被藤蔓覆盖的树木与那些保持洁净的树木之间，在高度和冠幅大小上并无可靠差异。一棵稍微矮一点或冠幅较宽的树，并不比其他任何树木更容易吸引藤蔓。这一发现排除了“藤蔓只是在选择‘弱小’或‘矮小’的树木进行攀爬”的观点。相反，数据表明藤蔓是主动的力量，它们抑制了宿主的生长，并留下了永久性的结构遗产。
这一发现的影响不仅限于单棵树木。随着藤本植物在热带地区变得愈发丰富，它们可能会逐渐缩小森林林冠的规模，并降低捕捉阳光的叶片密度。由于树冠的大小和形状与树木能储存多少碳直接相关，一个充满被藤蔓抑制生长的树木的森林，其储碳量可能比此前认为的要少。这项研究强调，这些攀缘植物存在的增加不仅仅是“谁在何处生长”的变化，更是森林物理结构本身的一种根本性转变，这种转变可能会以我们目前才刚刚开始理解的方式，改变全球碳循环。
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