徒步8小时，再爬30棵树，她们只为了抓把土

土壤，不仅存在于我们脚下，还会长在我们头顶的上空。

生长在树顶上的土壤，叫做树冠土壤（canopy soil）。它们由腐烂的落叶和树枝、空气中的颗粒物和水分等物质组合而成，最常见于热带雨林中凉爽、多雾的地区，那里有高大且古老的树木。

树冠土壤 | KCTS 9, PBS

树冠土壤是一个空中生态系统。它们是几十年或几个世纪的积累，为真菌、昆虫、鸟类和附生植物等生物提供了家园。其中，附生植物是在其它植物上面生长的植物，从环境中获取水分和养分，这些生物大部分一辈子都从没接触过地面。

过去，科学家们主要关注森林地面，对树冠层的研究很少。今年7月底，第一个研究树冠土壤分布模式的研究发表于《国际土壤学报》（Geoderma），这也是极少数试图探究树冠土壤特性的研究之一。研究发现，在树越大、雾越多的地方，树冠土壤的丰度就越大。

为了研究树冠土壤，研究人员必须长途跋涉深入原始雨林，然后爬上参天大树。

研究人员既要保证自己的安全，

同时也要避免伤害到古树 | Jennifer Kane

徒步、爬树

杰西卡·默里（Jessica Murray）是论文作者之一。她是研究树冠土壤的生态学家，此次的研究项目位于哥斯达黎加蒙特维多（Monteverde）的云雾森林，研究的大部分数据都收集于那儿的六个原始森林。

光是徒步到研究地点就花了8个小时。徒步的过程也不轻松。研究团队要背着装有90多米绳子的沉重背包，踩着柔软的泥泞地面，被雨伞大小的树叶舔舐着，要爬过倒下的树枝，同时忍受着雨林里温暖潮湿的气候……等到达目的地时，大家都湿透了。

蒙特维多的云雾森林 | travelmag.com

杰西卡先用双筒望远镜，从地面评估树冠土壤的丰度。但是，“确实有必要爬到树上，才能准确了解正在发生的事情，”杰西卡说道。

“这看起来是棵好树，”杰西卡指着一棵树向同伴说道。这棵树高耸入云，树枝上长满了蕨类植物、兰花和藤蔓。较低的树枝看着大约15米高，而最高的树枝则完全消失在薄雾中。

接下来就是利用各种装备，爬到树上。杰西卡打开一个看着像弓箭手长弓的弹弓，瞄准45米高的树枝，用尽全身的力气把弹弓拉紧，然后放手。伴随着一个尖锐的声音，一个小小的负重袋被弹出，飞向高耸的树枝，后面拖着一根细细的黑色绳子，绳子绕过树枝后，研究人员用它来拉动攀爬绳，向上攀爬。

确切地说，大家爬的不是树，而是绳子。高海拔的雨林雾气腾腾，向上攀登的感觉仿佛是在潜入海洋。

借助绳子爬到树上 | KCTS 9, PBS

一个随身的防雨袋里，装着杰西卡的实验室。她带着实验室前往她的办公室——一根距离森林地面近30米、杂草丛生的树枝。为了收集数据，她爬了大约30棵树。

研究树冠土壤 | Marco Molina

在树上，她还看到了吼猴、蜘蛛猴和白面卷尾猴。猴子们在树冠上毫不费力地自由穿梭，好奇地打量着杰西卡。“它们好像在笑话我，”爬树时需要全副武装的杰西卡说道。

吼猴，其长长的尾巴能够抓握树枝 

| Leonardo C. Fleck 

除了要携带攀岩装备、绳索、安全带和头盔，杰西卡和同伴还准备了8天的食物、睡袋、采样设备等。幸运的是，任务提前完成了。

“凭借我们辛苦劳作后的大胃口，我们也差点提前吃完了我们的食物，”杰西卡说道。

Jessica Murray | usu.edu

空中“小森林”

这里的树冠特别茂密，有厚厚的苔藓、土壤和丰富的附生植物。“这就像空中的另一个世界，”杰西卡说道。

采集树冠土壤 | Marco Molina

和地上的土壤一样，树冠土壤为生活在森林冠层的生物提供了养分、水和栖息地。构成树冠土壤的腐烂动植物物质，为整个冠层提供了重要的营养物质。由于苔藓可以转化空气中的氮，树冠土壤营养丰富，这意味着生活在那里的附生植物比其他地方的更健康。附生植物的根和芽可以捕获雾水和其他营养物质。它们有助于保持树冠土壤湿润，并将土壤固定在适当的位置。

土壤生态学家科雷纳·马福内（Korena Mafune）发现，浓密的树冠土壤含有的磷和氮比地面土壤多。甚至树冠土壤所在的树木也会利用树冠土壤——在树冠土壤中长出根部，以获取一些养分。

生态学家科雷纳也研究树冠土壤 | Scott Mafune

除了土壤化学成分，杰西卡还测了土壤的生物多样性。她发现树冠土壤有惊人的多样性，甚至沿着同一根树枝、以及彼此靠近的树木之间，树冠土壤的成分也很多样。这使得每一个树冠土壤团都是一个独特的“小森林”。这些微型森林都拥有着丰富的动植物生命，是一个被忽视的森林栖息地。

还有研究发现，水熊虫也大量生活在树冠土壤中，目前尚不清楚它们为何以及如何这样大量地到达树冠土壤。水熊虫即缓步动物，通常生活在潮湿的土壤和苔藓中，它们无法爬上一颗大树，因此很可能是乘风而来，或者无意间搭上了树冠上的动物的顺风车。

树冠土壤有丰富的多样性 | Kevin Hense

杰西卡的研究团队发现，在地势较高、凉爽、雾气充足、树木较大、树木较多的地区，树冠土壤最为丰富。这也意味着，当气候和树木大小发生变化时，树冠土壤的有机物成分也会随之改变。

储存碳

土壤储存了巨量的碳。树冠土壤丰富的栖息地也意味着它们含有大量的碳。和地上的土壤一样，树冠土壤也通过腐烂的动植物物质储存碳。

“我认为树冠土壤储存的碳占其所在森林土壤总碳的0.4%至4%，而这并没有被计入生态系统碳预算，”杰西卡说道。这是一种粗略的计算，她希望能够做进一步调查。

“研究结果揭示了树冠土壤对气候变化的脆弱性，及其它的减少可能会导致碳储存资源显著减少。为了确定树冠土壤的碳储存，研究的下一步将是找到一种方法来确定有多少树冠土壤，例如使用遥感技术。

树枝上有无树冠土壤对比 | 参考资料[1]

树冠土壤也可以帮助我们了解土壤里的碳是如何储存在世界各地其他的土壤中。树冠土壤没有像地面土壤那样的黏土，因此它提供了一个独特的机会，帮助人们研究可能影响土壤中的碳与温室气体之间的关系。

 借助绳索从树上下来 | KCTS 9, PBS

虽然还很难确切地知道树冠土壤需要多长时间才能形成，但研究小组估计，一些土壤团可能需要一百多年才能完全成熟。

而树冠土壤的重要性，我们直到现在才开始认识到。杰西卡的博士生导师邦妮·沃林（Bonnie Waring）表示，这样的现实令人很无奈，也让人担心，因为——

“我们破坏它们的速度可能比我们研究它们的速度还要快。”

撰文 | Cloud

审校 | Ziv

参考资料：

[1] Murray, J., Smith, A. P., Simpson, M., Muñoz Elizondo, K., Aitkenhead-Peterson, J. A., & Waring, B. (2023). Climate, as well as branch-level processes, drive canopy soil abundance and chemistry. Geoderma, 438, 116609. doi: 10.1016/j.geoderma.2023.116609

[2]Soils forming on the branches of trees are an overlooked forest habitat | Imperial News | Imperial College London. (2023, August 16). Retrieved from https://www.imperial.ac.uk/news/246936/soils-forming-branches-trees-overlooked-forest

[3]University, U. S. (2023). In the Treetops: USU Ecology Doctoral Student Studies Canopy Soil Abundance, Chemistry. Utah State Today. Retrieved from https://www.usu.edu/today/story/in-the-treetops-usu-ecology-doctoral-student-studies-canopy-soil-abundance-chemistry

[4]Alta, S. (2020, May 11). Jess Murray Ask a Canopy Scientist. Youtube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=NLaafF6bxDk

[5]Between Earth and Atmosphere — Marissa Devey. (2023, September 12). Retrieved from https://deveydesign.com/Between-Earth-and-Atmosphere

[6]The hidden worlds in our treetops. (2022, April 14). Retrieved from https://www.pbs.org/video/the-hidden-worlds-in-our-treetops-utylrt

[7]Soils in old-growth treetops can store more carbon than soils under our feet. (2023, September 14). Retrieved from https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211216150334.htm

[8]Editor, U. (2020). The Art of Science - Utah State Magazine. Utah State Magazine. Retrieved from https://utahstatemagazine.usu.edu/environment/the-art-of-science

[9]Morton, E. (2022). Canopy Soil Is an Exciting Frontier in Forest Science. Atlas Obscura. Retrieved from https://www.atlasobscura.com/articles/canopy-soil-pacific-northwest

[10] ScienceFriday.com. (2023, September 07). Retrieved from https://www.sciencefriday.com/segments/tree-canopy-soil