有一種樹主動尋求“雷劈”，它是“自虐狂”嗎？
有一種樹叫香豆樹，面對我們都懼怕的雷電，它們竟然一點(diǎn)都不怕，而且還自覺自愿地引雷燒身，那可是幾百萬伏的閃電啊，人類唯恐避之不及，它們卻主動尋求“雷劈”，難道它們都是些“自虐狂”嗎？
●新華社的報道
新華社消息：
美國和巴拿馬研究人員在英國《新植物學(xué)家》雜志上報告說，熱帶樹種香豆樹不僅能抗雷擊，還能從中獲益，這種樹木甚至可能已進(jìn)化成天然的“避雷針”。美國卡里生態(tài)系統(tǒng)研究所等機(jī)構(gòu)的研究人員通過雷電定位系統(tǒng)，利用2至6年的時間，追蹤了巴拿馬中部巴羅科羅拉多自然保護(hù)區(qū)內(nèi)93棵被雷擊的樹木，這些樹木包括9棵香豆樹及84棵其他樹木。
這是一項很有意思的研究，雷電和高大的樹木之間到底是什么關(guān)系？樹木是如何避雷的？
●為何要引雷燒身？
香豆樹為何要引雷呢？新華社報道了研究團(tuán)隊的研究結(jié)果，給出了我們答案：
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這9棵香豆樹在遭遇雷擊后均幸存，僅受到輕微損傷。而其他直接遭雷擊的樹木樹冠部分葉片的損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于香豆樹的損失，并且在兩年內(nèi)有64%的樹木死亡。當(dāng)每棵香豆樹遭雷擊時，由于電流通過相鄰藤蔓和觸碰的樹枝傳播，或者通過空氣間隙跳躍傳導(dǎo)，平均有9.2棵鄰近樹木因雷擊死亡。雷擊導(dǎo)致寄生于香豆樹的藤蔓減少78%，香豆樹獲得了更多光照和養(yǎng)分。
這就明確地顯示了香豆樹引雷的目的，將雷電引過來，借用雷電的力量，將香豆樹鄰近樹木“劈死”，而自己只受了一點(diǎn)輕微的損傷，生存空間更大，光照更多，養(yǎng)分更足，聰明！這就是香豆樹的生存智慧，讓人嘆服，但新的問題來了，同樣是樹，同樣被雷劈，為什么其他樹兩年內(nèi)死了64%，而香豆樹卻好端端地活著？
●天然避雷針
香豆樹被稱為熱帶雨林的“天然避雷針”，源于其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)、生理機(jī)制和生態(tài)策略，使其能主動吸引并高效疏導(dǎo)雷電能量，同時在雷擊后獲得生存優(yōu)勢。這也是進(jìn)化而來的適應(yīng)性行為。
◎物理結(jié)構(gòu)：香豆樹樹冠常高出雨林林冠層4-6米，形成天然尖端，在形態(tài)上有了引雷和避雷的裝置。
◎?qū)щ姍C(jī)制：香豆樹的木質(zhì)部導(dǎo)管中富含鉀、鈣等離子，其導(dǎo)電性顯著高于普通樹種，電阻率則低得多。雷暴云與地面形成的強(qiáng)電場中，香豆樹率先觸發(fā)“上行先導(dǎo)”，成為優(yōu)先放電通道。實(shí)驗(yàn)顯示，其樹冠電場強(qiáng)度可達(dá)周圍植被的6倍，顯著提升引雷概率。
◎樹皮防護(hù)：香豆樹皮厚達(dá)8厘米，由多層木栓質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成，雷擊瞬間外層碳化形成絕緣層，避免內(nèi)部維管束受損。
◎電流疏導(dǎo)：根系呈放射狀分布，主根深入地下5米，側(cè)根延伸半徑達(dá)15米，其廣泛而深入的根系網(wǎng)絡(luò)能非常有效地將巨大的雷電流分散導(dǎo)入大地，功能上類似于一個高效的天然避雷系統(tǒng)。
◎自我修復(fù)：雷擊后，樹干分泌含酚類物質(zhì)的樹脂在72小時內(nèi)可增加40%，封閉碳化傷口，防止真菌入侵。
香豆樹把雷引過來，自己有一套嚴(yán)密的防雷裝置和自我修復(fù)系統(tǒng)，能很好地避雷，事后還能很好地修復(fù)傷口，而其他樹木就不一定具備這種能力，于是，它在生存競爭中占據(jù)了優(yōu)勢。
●香豆樹給人類的啟示
一說到雷擊，我們往往想到的是傷害，但香豆樹卻得到了“利益”。
巴西馬瑙斯研究數(shù)據(jù)顯示：一次雷擊可燒毀周圍8-12棵低矮樹木，形成直徑約20米的“林窗”，使香豆樹的幼苗光照強(qiáng)度提升50%，幼苗存活率提高3倍。高大的成年香豆樹能夠“引雷-避雷”，幼小的香豆樹雖然不能引雷，但“避雷裝置”是齊全的，這就進(jìn)一步提升了香豆樹的存活概率，改善了其存活空間。
此外，雷擊高溫能將空氣中氮?dú)廪D(zhuǎn)化為硝酸鹽，雷擊點(diǎn)的土壤硝態(tài)氮含量暴增，直接促進(jìn)香豆樹根系吸收。這就讓引雷的意義進(jìn)一步提升，相當(dāng)于在“精準(zhǔn)施肥”。
另外，雷電流刺激香豆樹產(chǎn)生茉莉酸信號通路，誘導(dǎo)防御基因表達(dá)，葉片單寧含量在48小時內(nèi)迅速提升，有效驅(qū)避食草昆蟲。
對于生態(tài)系統(tǒng)來說，香豆樹通過集中疏導(dǎo)雷電能量，減少區(qū)域內(nèi)隨機(jī)雷擊次數(shù)。在秘魯亞馬遜的觀測表明，在一定密度下，香豆樹的存在能顯著降低其周邊下層植被遭受雷擊的概率。其碳化樹干還可持續(xù)釋放電荷，中和林間靜電場，抑制藤蔓過度生長。
2018年，德國馬普研究所通過激光誘導(dǎo)放電實(shí)驗(yàn)證實(shí)，香豆樹的引雷效率是鋼制避雷針的82%。其木質(zhì)部導(dǎo)電模型已被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片避雷系統(tǒng)，使雷擊損傷率下降45%。
香豆樹留給人類的啟示還很多，這一自然智慧不僅能夠保護(hù)雨林生態(tài)，更能夠推動人類雷電防護(hù)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。
來源：科普中國
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