利維坦按:
想象一片森林:人們會注意到樹干,當然,還有樹冠。如果幾條樹根巧妙地從土壤和落葉間蜿蜒出現,人們也會注意到它們,但人們很少會想到縱橫蔓延的整片根系——它像地上的樹枝一樣,延伸得既深又廣——除了稀稀拉拉的幾簇蘑菇,真菌根本不為人所注意;那些蘑菇被孤立地看待,而不是被當作與根系交織在一起的巨大地下網絡的結實末梢。地下的世界和地上的世界一樣豐富多彩。
在過去的20年里,加拿大不列顛哥倫比亞大學森林與保護系的教授蘇珊娜·西馬德(Suzanne Simard)一直在研究這個不為人知的地下世界。她擅長的領域是菌根:真菌和根系的共生結合長期以來都被認為有助于植物從土壤中吸收養分。
西馬德完成了一系列具有里程碑意義的實驗,描述了碳在紙樺和花旗松之間的流動方式,從這組實驗開始,她發現菌根不僅將樹木與土地連接起來,而且還讓樹木彼此相連。
西馬德進一步展示了由菌根連接的樹木是如何形成網絡的:她稱之為母樹的數個個體位于群落的中心,這些個體間又彼此相連,在一個字面意義上搏動的網絡中交換營養物質和水分,這個網絡不僅包含樹木,還涵蓋了整個森林的生命。這些見解對我們理解森林生態學有著深遠的影響——但這僅僅是個開始。
西馬德所描述的不僅僅是營養流動,而是溝通交流。她和其他研究植物根系、化學信號、甚至是植物聲音的科學家們,已經把對植物的研究推向了智能領域。與其說它們是生物自動機,不如說它們是擁有一定能力的生物,在動物身上,這種能力會被輕易認為是學習能力、記憶力、決策能力甚至是能動性。
這可能很難讓人理解。植物不應該是聰明的,至少不符合西方思想傳統的標準。還有一種情況是,盡管這些行為確實非同尋常,但它們和人們通常對學習、記憶和交流的定義并不十分相符。也許,試圖根據我們自己的狹隘觀念來定義植物的行為有一定風險,可能會掩蓋它們智慧的獨特之處。
這是一場內容豐富、引人入勝的爭論,如果沒有更多的研究,這個問題無法得出答案。而且,研究應該以開放的心態進行,需要考慮植物擁有思想的可能性。西馬德在不列顛哥倫比亞大學的辦公室與《鸚鵡螺》雜志(Nautilus)就她的研究領域進行了探討。
N:首先,你能給我講講查爾斯·達爾文和弗朗西斯·達爾文的“根腦假說”(root brain hypothesis)嗎?
蘇珊娜·西馬德:在一段生長的根尖后面是一束正在分化的細胞。達爾文認為這些細胞決定了根會往哪里生長和覓食。他認為植物的行為基本上是由這些細胞中所發生的一切決定的。
我和其他人一直在做的工作——觀察植物的親屬關系,觀察它們如何識別彼此和交流——就和根有關。只不過,現在我們比達爾文了解的更多;我們知道除了少數幾個科,所有的植物都是菌根植物:它們的根的行為是由共生關系支配的。
決定了根的行為的,不僅僅是植物根尖的那些細胞,還有它們與真菌的相互作用。達爾文說到點子上了。他只是沒看到全局。我開始認為,根系和連接這些根系的菌根網絡設計得就像神經網絡,行為也像神經網絡,而神經網絡是我們大腦中的智慧之種。
N:你曾寫道,神經網絡之所以如此特殊,是因為它們具有無尺度的特性,這也是植物網絡所共有的。無尺度是什么意思? 它為何如此重要?
蘇:所有的網絡都有連結和節點。在森林這個例子中,樹木是節點,真菌的聯結是連結。無尺度意味著有一些大節點和許多小節點。森林確實如此,它用很多不同的方式體現出這點:森林里有一些大樹,還有很多小樹。有一些大片的原始森林,還有更多的小片森林。這種無尺度現象在各級規模上發生。
在森林受到攻擊時,你能聞到它的防御化學反應。有些物質被釋放出來,植物和動物感知到它,并改變自己的行為。
N:在單個根系的內部相互作用中,你是否也能在單棵樹木的層次上觀察到無尺度網絡?
蘇:我還沒有對此真正測量過,但是你可以觀察到很多東西。例如,根的大小。有一些粗大的根支撐著越來越細的根。我猜它們遵循同樣的模式。
N:是什么讓這種結構如此特別?
蘇:系統之所以朝著這些模式進化,是因為它們高效且適應性強。如果我們想一想我提及過的森林,以及我所描述的網絡,就會明白,這種設計對于在樹木之間傳遞資源及相互作用是非常有效的。在我們的大腦中,無尺度網絡也是我們傳遞神經遞質的一種有效方式。
N:樹木之間和樹木內部的網絡與我們大腦中的網絡具有相似的屬性,這一點從根本上令人震驚。就我們的大腦而言,我們知道是由某種與大腦網絡結構有關的事物產生了認知。能否就植物認知給我們舉一些例子?
蘇:你如何定義認知?我這么問是因為有一群科學家說我們不應該用這個詞,因為它有很多層含義。
N:如果我用“智能”(intelligence)這個詞會不會更好?
蘇:我曾在寫作中使用過“智能”這個詞,因為我認為從科學上講,我們把智力歸因于某些特定的結構和功能。當我們解剖植物、剖析森林并觀察這些結構和功能時——它有神經網絡嗎?它存在交流嗎?它是否有對信息的感知和接收?你會根據自己的感知改變自己的行為嗎?你有記憶能力嗎?你有學習能力嗎?如果你在過去的經歷有所不同,會讓你現在的行為發生變化嗎?——這些都是智能的標志。植物的確擁有智能。他們具有一切的結構和功能。他們有行為。
N:另一個可能變得難以捉摸的詞是“交流”(communication)。我把交流定義為任何信息的交換。這個詞是一把非常大的“傘”;它可以應用于,比如說,漿果色彩和鳥類口味的共同進化,因此隨著時間的推移,漿果的顏色變得對鳥類更具吸引力,并與漿果所含有的營養成分產生關聯。這就是交流——但我們認為這不同于松鼠在老鷹靠近時發出的警告聲,也不同于你我現在正在進行的對話。植物交流屬于這道交流光譜的哪個部分?
蘇:它就在那兒。我們是自己所創造的西方科學的囚徒;原住民早就知道植物會相互交流。但即使在西方科學中,我們也能明白這點,因為在森林受到攻擊時,你能聞到它的防御化學反應。有些物質被釋放出來,植物和動物感知到它,并隨之改變自己的行為。
通過對這種現象進行科學研究,我們意識到這些植物和我們一樣在交流。這不僅僅是聲音層面的交流——盡管甚至有人測量了樹木的聲響,發現有很多聲音是我們聽不到的,這可能是他們交流的一部分。但我不知道這項研究究竟走了多遠。在我自己的研究中,我觀察化學反應層面的對話。
N:但當你我交流的時候,不管是通過聲音還是氣味,參與其中的仍然是擁有世界的心智模型的個體。它是有意識的個體之間的對話,而不是在沒有意識到信息交換的情況下進行的信息交換。植物之間是否存在這種類型的交流?我并不是要加深某種等級秩序,認為一種交流方式比另一種更好,而是想要理解其中的區別。
蘇:我認為你想知道的是它是否有目的性。
N:不僅是目的,還有接收和指引這個目標的某個核心。現在,在動物智能的世界里,一些哲學家在探討前反思的自我意識。這個觀點認為,有一個連貫的自我意識,一個意識到你就是你的意識,所有的動物都擁有這種意識,因為他們有感知能力和一定的記憶能力。一旦有了感知和記憶,就有了自我。你認為植物是否擁有一個進行這些交流的自我?
蘇:這些都是很好的問題。也許我們所擁有的最佳證據——而且要記住,科學家觀察人類和動物的時間要比觀察植物的時間長得多——是樹木和幼苗之間的親緣識別。那些老樹能分辨出哪些幼苗是長自它們自己的種子。
我們還沒完全明白它們是如何做到這一點的,但我們知道在與這些特定樹木相關聯的真菌之間存在著非常復雜的活動。我們知道這些老樹正通過改變自己的行為,來給自己的親屬幼苗帶來好處。隨后,這些幼苗以復雜的方式給出反應,要么長得更好,要么產生更好的化學反應。如果一棵老樹的幼苗在不適合生長的地方生了根,它甚至會殺死自己的后代。
當你用力擊斷一株植物的頂部時,它會產生巨大的反應。一個不友好的反應。這是一種情緒反應嗎?
N:剛才那個例子——母樹在條件不利于生長時殺死了她的后代——觸及到了我試圖解釋的內容。母樹知道她在做什么嗎?她是做出了選擇嗎?母樹是否能夠選擇養育或放棄后代,又是否能在某種程度上意識到自己的選擇?
蘇:我們做了我們稱之為選擇實驗的實驗。我們有一棵母樹,一棵親屬樹苗,和一棵陌生的樹苗。母樹可以選擇養育哪棵樹。我們發現,她會供養自己的親緣樹苗而不是陌生樹苗。另一個實驗中,母樹生病了,它同時為陌生樹苗和親屬樹苗提供資源。這個實驗里雙方也存在差異。當她病得奄奄一息時,她為她的親屬提供了更多的養分。
我們做了很多實驗,通過改變光照、氮氣或水的濃度,來調節供體(母樹)與受體(幼苗)的健康狀況。他們各自所處的狀態是很重要的;他們可以相互感知,而那些決定是根據雙方的狀態做出的。如果我們抑制受體幼苗的健康狀態,母樹會比我們不抑制時提供更多的資源。
我們主要關注單向的情況,而非雙向的情況。操縱和測量大型的老樹是很困難的;老樹的龐大尺寸和它們的反應方式限制了我們,我們還沒想好該如何掌控它們然后測量它們的反應,因為和這些反應相伴而來的一系列作用更加龐然而無章,使得這些反應被稀釋了。但我認為我們還是應該做這些實驗——要說它不是雙向的感知,似乎有些瘋狂。
N:母樹有那些幼苗的心理圖像嗎?當然,心理圖像是一個針對動物特有的概念。但不管表現形式是怎么樣的,它是否有某種內在的建構?母樹對幼苗的記憶是否就像,比如講,我對我家貓的記憶?我現在能想起我的貓,即使它在另一個房間里,不是因為我能感知到它,而是因為我有一種心理建構。
蘇:你可以瞧瞧樹的年輪。與幼苗的相互作用會影響母樹的生長速率;它們會影響水分和養分的吸收量。人們可以對年輪進行重構,然后說,“哦,這棵樹鄰居在這一年、這個地方死了。這棵樹不再接收養分。”他們甚至可以對樹干特定部分的反應進行劃分。不同的植物有不同的能力做到這一點,但所有樹木都通過年輪來承載記憶。針葉樹針葉的化學成分中也含有這些記憶。例如,一棵常青樹的針葉可以在樹上留存5到10年。
我們知道老樹會通過改變自己的行為,來給自己的親屬幼苗帶來好處。如果一棵老樹的幼苗在不適合生長的地方生了根,它甚至會殺死自己的后代。
N:在動物智能的研究中,長期以來一直強調非情緒和非情感的認知形式,可以說,時至今日這種強調仍然存在。如今,越來越多的研究人員也在研究情緒,并意識到如記憶、解決問題和推理等其他認知形式是與情緒彼此交織的。
蘇:如果你不考慮我們情緒背后的神經生理機制,那么解決問題的能力和推理能力就無法產生。有關植物,我所讀到的研究大多數都是關于它們的所謂“非情緒一面”。植物也有情緒嗎?
我希望我能更多地了解情緒和情感學習。話雖如此,假設你有一組植物,對其中之一施加壓力,它會產生很大的反應。植物學家能夠測量它們的血清素反應。它們有血清素。它們還含有谷氨酸,谷氨酸是我們自身擁有的神經遞質之一。在植物中有大量的這種物質。它們立刻就產生了這些反應。如果我們剪掉它們的葉子,或者在它們身上放一堆蟲子,這一切神經化學機理都會發生變化。它們開始以極快的速度向自己的鄰居傳遞信息。
這是一種情緒反應嗎?我想是的。但是我能聽到我身為植物學家的那一面說,“那不是情緒,那只是一種反應。”但是我認為我們可以把它們相提并論。這又回到了語言的問題上,回到了我們如何運用這種語言來觀察植物的這些反應的問題上。
我認為架起這座溝通橋梁是很重要的,只有這樣人們才會意識到,當你用力擊斷一株植物的頂部時,它會產生巨大的反應。一個不友好的反應。這是一種情緒反應嗎?它肯定是在試圖自救。它發生上調【upregulate,未查到通行譯法】。它的基因會作出反應,開始產生這些化學物質。這和我們突然產生大量去甲腎上腺素有什么不同?
N:是不是因為我們對智能的概念來自于人類和動物,所以我們錯過了植物中的某些事物?可能有很多我們甚至無法用語言形容的存在方式。
蘇:我想是的。我認為我們對待植物的態度太功利了,我們無休止地濫用它們。我認為這是因為我們的視線都被蒙蔽了。我們沒在觀察。我們只是假設它們是沒有情緒的良性生物。沒有智慧。它們的行為和我們不同,因此我們就這么將它屏蔽在外。
我要說的另一件事情是,我發現了地下的這些網絡,我發現樹木是如何通過這些真菌網絡彼此連接、互相交流的。但是,如果你回頭去聽海岸薩利希族(Coast Salish)和北美西海岸原住民的早期教義,會發現他們早就知道這點。它存在于文字和口傳歷史中。
母樹的概念早已存在。真菌網絡,這個維持整片森林健康和活力的地下網絡的概念也早就存在。他們早就知道這些植物相互作用,相互交流。他們過去常把樹木叫做樹人。草莓則是草莓人。西方科學曾短暫地切斷了這條認知途徑,但現在我們又重回這一進程。
N:還有什么可能的其他關系?給予意味著什么?對植物世界感同身受又意味著什么?
蘇:有兩個詞直接出現在我的腦海里。其中之一就是責任。我認為現代社會并沒有感受到對植物世界的責任。所以,其中一點是要做一個負責任的看管員。同時,我們也要通過與那些樹木、那些植物進行恭敬的互動來重新贏得尊重。
如果你曾經讀過羅賓·沃爾·基默勒(Robin Wall Kimmerer)的《編香草》(Braiding Sweetgrass),她在其中談到,自己進入森林采摘一些植物入藥或當作食物時使用的方式:她會詢問植物。這叫做恭敬的采收。這不僅僅是“哦,我要問植物我是否可以采摘它,如果它說不,我就不收。”它打量、觀察,并尊重這些植物的生存狀況。我認為這就是負責任的關系——不僅僅是對植物負責,也是對我們自己、對我們的先人前輩和子孫后代負責。
我認為對于這項樹木研究,對于它們如何聯結和交流的研究,人們是能夠輕易理解的。我們天然地就能理解它。我認為重新學習它對我們來說并不難。
文/Brandon Keim 譯/苦山 校對/兔子的凌波微步 原文/nautil.us/issue/77/underworlds/never-underestimate-the-intelligence-of-trees 本文基于創作共同協議(BY-NC),由苦山在利維坦發布 文章僅為作者觀點,未必代表利維坦立場