世界上最高的树

当人们面临一株巨大无比的树木，除了感叹人自身的渺小，还会被大自然的神奇与美妙彻底折服。俗话说“大树底下好乘凉”，大树不仅给人们带来物质上的好处，还会强烈地影响着人们思考问题的方式和看世界的角度。在很多国家或地区，人们甚至会对大树顶礼膜拜，一方面表达敬畏之意，另一方面还用以祈求平安和来年风调雨顺。但你知道世界上最高的树有多高吗？它们分布在哪里？千百年来又诉说着怎样的故事？大树背后又有哪些科学知识和自然规律值得人们探索？

最高的树有多高？

任何植物，包括树木都会不遗余力的优先保障高生长，因为较快的高生长可以帮助树木打败竞争对手，获得树冠上层充分的光照；拥有绝对高度优势的树种传播种子和果实的能力也较强。在竞争激烈的亚马逊森林，有的树木幼苗正是由于没有得到充分的光照而无法更新。然而，“木秀于林风必摧之”，高生长对树木意味着高成本和必须付出某些代价，但在千万年的生存斗争中树木已经可以巧妙地平衡效率与安全的关系，造就了参差不齐的树高。那么，目前生存在地球上最高的树有多高呢？

就目前人们所掌握的资料，世界上最高的树是北美红杉，生在在风光旖旎、阳光雨水均较充足的加利福尼亚州，高达115.7 m，相当于40层楼的高度。第二最高的树是同样分布在北美的花旗松，树高为100.3 m。有意思的是，世界上最高的裸子植物，如松树和柏树基本上都在北美地区，而最高的被子植物，如桃金娘科的桉树基本上都在澳大利亚。例如，第三高的杏仁桉(99.6 m)分布在澳大利亚的塔斯马尼亚岛。就目前人们所知道的最高的树，其中80 m以上的29棵，70 m以上的总共46棵，大部分生长在北美和澳大利亚(表1，树高排名前十的树种)。

外界生长条件的限制: 热力适应

有研究表明，热带地区的树普遍比其他地区的高。但通过对全球最高树的分布的分析我们知道，在北温带和南太平洋地区反而是最高的，这或许说明了温度不是决定树高的唯一因素。科学家对70  m以上的高树的地理信息进行了分析，发现它们的海拔从50m到1750 m不等，说明高树不一定非得长在地势低的地方。有的树分布在南半球，而有的在北半球，看样子高树选择“落脚”的地方也不挑剔。那么，什么是影响树木长高的因素呢？

新南威尔士大学的摩尔等人发现，最潮湿月份的降雨量能够解释全球平均最大树高变异的25.6%，是影响树木高生长最显著的一个气候因子。同时他们也发现温差波动越小的地区树长得也越高，等温性(isothermality)解释树高变异的22.2%。近期，芬兰学者拉里亚瓦拉对全球最高的46棵树分布特点进行了研究，他发现世界上最高的树分布的特征是: 全年气温变化不大，间于7到15.4℃；大多数分布在近海100 km范围内，受到海洋气候的影响较大，即年均温温差不大。他认为高树分布的这种规律符合生物热能原理，是能保障树木达到最大的生长高度的。

自身的限制因素: 水分输送

人们对高大树木的崇敬之意是孜孜不倦探索其极限高度的源动力。早在上个世纪90年代，美国科学家就提出了“水力限制假说”来解释树木为什么不能无限制地长高，即高生长是有极限的，这个极限就是输送水分的能力。我们知道，树木进行光合作用同化碳的过程是必须要损失水分的，即蒸腾作用。蒸腾耗水需要树木靠根从土壤吸收水分通过木质部的导管运送到冠层。这是一个需要克服水自身重力、导管阻力的生物物理过程，如果一种树木输送水分的能力越强，它往往就能长得越高。但这个能力对于树是有承受的极限的，如通过模型预测，科学家发现目前的全球最大树高就是树木输水的极限，这个极限大概是120 m，也就是人们目前所观察到的最大树高。

除了“水力限制假说”，还有“碳饥饿假说”解释树高的极限。如有人认为树木当生长到一定高度之后，其输送有机物、矿质养分的能力降低，而这限制了树的生长。科学家通过对不同高树的净光合测定发现，随着树木长高，其合成有机物的能力降低，部分验证了这个假说。但目前学界更认同“水力限制假说”，大家普遍认为水才是树木高生长的限制因素。2008年在对花旗松极限生长的研究中，科学家发现随着树高的增长，导管上的纹孔(输水用的管道)开度越来越小，预测无法通过纹孔输水的高度是109--138 m，与花旗松树高的历史记录100--127 m十分接近。

叶茂一定根深吗？

有人或许认为，越高的树木其根也一定扎的越深吧？中国有个成语“根深叶茂”就是说明基础的重要性的。但反过来，对于我们的高树就不成立了。如，虽然热带地区的有普遍较高的树，但科学家发现它们大部分的根却分布在浅土层，如30 cm的位置。笔者对南亚热带主要树种的根深情况进行了观察，发现它们大部分根分布不超过50cm的土层。而世界上最高的树—北美红杉的根深据说不超过半米，相比于110多米的树干，简直有点“头重脚轻”了。但它历经近2000年不倒的奥秘到底是什么？原来，北美红杉的根虽然没有扎那么深，根的辐射面却非常广，有若干个足球场那么大的面积，怪不得它可以悠哉千年、风雨不催呢！其实，深根性的植物主要分布在干旱与半干旱地区，生长的这里的植物往往面临着缺水的危险，所以不得不把根伸向地下含水层。据查，世界上最大深根植物是分布在非洲喀拉哈里沙漠的牧羊树(Boscia albitrunca)和一种相思树种(Acacia erioloba)，其根深分别为68 m和60 m，而它们的最大树高不超过10 m和17 m。

图1. 世界第一高树——北美红杉

图2. 世界第二高树——花旗松

图3. 世界第三高树——杏仁桉

本文（世界上最高的树.pdf）已发表于《园林》2015年第二期。