万万没想到,我搞科研的第一个难关,居然是爬树……

2017 年 11 月 24 日 果壳网 蛄蝼

如果你爬过树就会明白,想要爬上那些动辄三四十米,一不小心就长到七八十米的树顶端,对于身为两脚兽同时又缺少工具的我们来说,真是又累又危险。


普通两脚兽是这样爬树的。图片:Kraft / Journal of Human Evolution(2014)

普通两脚兽想上树去摘果子、采蜂蜜,充满好奇心的科学家两脚兽就更想上树了。因为,林冠是地球上物种最丰富的地方有些神奇的生物只生活在树顶。可即便到现在,林冠也被称做是最后的生物学前沿——太难上去了,想研究也研究不到!

凭着“没有困难制造困难也要上”的精神,科学家可谓是无所不用其极。


第一招:梯子

梯子很普通嘛,听上去没什么技术含量……但,不是你想的那样!

科学家在斯里兰卡用梯子到一种娑罗双树上研究传粉。图片:Lowman / Springer Science & Business Media(2013)

想想几十米的树木高度,这确实是个技术活吧?

比起直接用梯子,有些科学家用的方法就稳妥得多了,嗯,他们干脆绕着树搭了个环形楼梯


日本科学家在马拉西亚Lambir Hills国家公园直接围着树建了环形楼梯。图片:Forest Department Sarawak

第二招:爬刺

这种方法的装备非常简单,爬树的人穿上一个内侧带刺的靴子,将护具绕过树干绑在腰上就可以了,80年前科学家们用得多。但这种方法往往会伤害到树木和树干上的附生生物;而且也不适用于森林里那些非常粗的大树。因此现在基本被淘汰了。


用爬刺爬树的示意图。图片:Westech Rigging

第三招:单绳攀爬

这种技术是由洞穴探险发展而来的,探险家用一根绳子进入巨大的洞穴,科学家改良了一下,用一根绳子爬到树顶上去。因为工具比较简单,单绳攀爬可以算是运用得比较广泛的爬树方法了,就是比较累人(想想就觉得累!)。


正在学习单绳攀爬技术的科学家,图片:Lowman / Springer Science & Business Media(2013)

这种方法对技术要求比较高,需要系统的学习,因为除了要掌握爬上去的方法,还要学会如果去救人——如果有人爬到一半不能动了,你要知道如何把他救下来。近年来发展出了更安全的双绳技术,除攀爬绳之外还有一根安全绳,加强了这项技术的安全性。


科学家利用单绳技术吊在婆罗洲一棵15层楼高的榕树上,用反曲弓向旁边一棵树发射引导绳(鱼线)。图片:Moffett / Harvard University Press(1993)

使用这种方法爬树,需要你先把攀岩绳弄到树顶上。你需要弹弓、弓箭或十字弓,用它们先把牵引绳射到树叉上,然后再通过牵引绳把攀岩绳拽上去。如果你要使用这种方法爬树的话,在最开始千万要选一个能承受你重量的树杈


第四招:热气球

著名的林冠科学家Margaret D. Lowman说过:热气球是研究林冠最好玩的方法。这种方法既奢侈又浪漫,问题在于热气球容易被风吹动,不是很稳定。


树冠上的热气球。图片:Opération Canopée

有一些科学研究并不需要真正接触到树冠,所以也有用飞机的土豪科学家。现在由于无人机的普及,越来越多科学家使用无人机来监测林冠。

有的时候科学家会用充气的管子做为骨架,套上一张巨大的网做成“气垫船”,然后用热气球把船带到树冠上去,研究者们就可以悠闲地坐在“林冠气垫船”里做实验了。

用热气球把充气的筏子放在树冠上。图片:Opération Canopée


第五招:空中走廊

既然这么费钱的热气球都用上了,那我们为什么不一劳永逸,直接在树冠上修条路呢?还别说,科学家真的在树上修了一条路


西双版纳热带雨林里的空中走廊。图片:西双版纳热带植物园

上图是在西双版纳热带雨林里修建的空中走廊,通过连接不同的望天树,在树顶形成了一条500米长的小路,让科学家可以方便地到达林冠进行研究。


第六招:铁塔

这也是一个一劳永逸的方法,在森林中修一个铁塔,一直达到林冠。这种方法现在主要用来研究森林的微气候、森林与大气的气体交换等,铁塔上通常会装上好多测量仪器,实时监测记录数据。


西双版纳热带雨林中的通量塔。图片:西双版纳热带植物园

一些科学家将铁塔和空中走廊相结合,用铁塔作为空中走廊的支撑,形成更加高效的林冠监测系统。


第七招:林冠塔吊

想必大家都见过塔吊,在钢铁水泥的城市森林里,离开塔吊就不可能有那些高耸入云的摩天大楼。而现在,科学家们直接把它搬进了森林里。


西双版纳热带雨林中的塔吊。图片:邓云 / 西双版纳热带植物园

西双版纳就在2014年建成了将近90米高的林冠塔吊。你问为什么建得这么高?那是因为这里的望天树有七八十米高,总不能建得比树矮吧。塔吊的臂展有60米长,可以360°转动覆盖超过1公顷的研究区域,也就是说,在塔吊周围1公顷的森林里基本可以做到全方位无死角地研究。


西双版纳热带雨林中的塔吊。图片:邓云 / 西双版纳热带植物园

提到塔吊就不能不说说德国莱比锡的林冠塔吊,它可谓是塔吊中的“要你命3000”,因为它是全世界19个林冠塔吊中唯一有轨道的,它能在一条120m长的铁轨上来回走动,这大大扩展了它的研究范围。


世界范围内的林冠塔吊分布图。图片:Nakamura A / Trends in Ecology & Evolution(2017)

在过去几年间,中国一共建成了六个林冠塔吊,还有两个在建,它们分别在长白山、古田山、八大公山、栗子坪、丽江、哀牢山、西双版纳、鼎湖山。这些林冠塔吊较好地覆盖了我国的森林类型,它们的投入使用将在林冠小气候、林冠生物多样性和物种共存等领域发挥重要作用。


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