热带雨林最硬核的“雷法术士”！别的树怕雷，它靠雷清场

图虫创意

雷电是树木杀手，这是人尽皆知的事实。但是在南美洲的热带雨林中，有一种树，不仅不怕雷击，反而会借用雷电清除竞争对手。

油籽香豆树是豆科香豆树属的植物，广泛分布于南美洲的热带雨林当中，洪都拉斯、尼加拉瓜、哥斯达黎加、巴拿马、哥伦比亚和厄瓜多尔均有分布。油籽香豆树的种子有特殊香气，并且营养丰富，是当地市场上常见的坚果。其香气来自其中含有的香豆素，香豆树也因此而得名。

油籽香豆树最高可以生长到55米，平均“身高”比其它的树木高出30%，而且树冠面积也大50%。体型优势虽然让油籽香豆树在竞争激烈的雨林能吸收更多阳光，但也让它们更容易遭雷劈。要知道雷击可是树木杀手。

不过，神奇的是，雷击不仅没有对油籽香豆树造成致命影响，反而为它们带来了竞争优势。在1982-2015年，对巴拿马巴罗科罗拉多保护区的长期生态监测工作中，科研人员发现，围绕在油籽香豆树周围的植物死亡率要比围绕在其他高大树木周围植物的死亡率，高48%。

为了探究油籽香豆树神奇的抗雷击能力，以及因为雷击产生的竞争优势。在2014-2019年期间，来自美国卡里生态系统研究所和史密森热带研究院等机构的科研人员，记录了该保护区中发生的95次雷击大树事件，并跟踪研究了这些雷击事件对于大树和周边植物的影响。考虑到雷电对植物杀伤结果需要一段时间表现出来，研究人员在后续的2-6年时间里持续调查那些被雷击的植物。

最终发现，不同植物对雷电的反应大相径庭。

在2021年的实地研究中，研究人员特别调查了被雷击的大树，93棵大树有56%都雷电劈死了。但是，所有9棵被雷击过的油籽香豆树生机盎然，即便是其中1棵被雷击过两次的树叶只有极少量树枝被损伤。油籽香豆树周边的植物就遭了殃，油籽香豆树每接受一次雷击，周围平均有9.2棵树被杀死；被雷击后，附着在油籽香豆树上的78%的的藤本植物都会被杀死。

正因为减少了这些竞争者，油籽香豆树的寿命和繁殖成功率都获取显著提升国内。通过统计学分析，科学家发现，油籽香豆树在雷击中获益良多——其寿命延长31.4%和繁殖成功率也提升了60.4%。直径1厘米的香豆树的预期寿命因为雷击提升43.9%，而直径大于60的大树预期寿命因为雷击提升74%，最高可提升451.2年。是不是感觉被雷到了。

用雷电清除竞争对手

科研人员在研究中发现，当雷电击中一棵香豆树的时候时，电流会通过树冠、树干向周围环境扩散，形成像蜘蛛网一样的电火花跳跃。研究显示，每次雷击平均会影响香豆树周围的23棵植物，其中1/4因电流打击直接死亡。有一个极端案例是，一棵油籽香豆树“电到”了它旁边的116棵树，并最终导致其中57棵树死亡。

反观油籽香豆树，它们被雷击之后，依然活力满满。在调查中发现，一棵胸径在60厘米以上的油籽香豆树，在生长过程中平均经历过5次雷击事件，这些雷击事件可以帮助它们清理大量竞争对手——平均有15.4根到达树冠层的藤蔓，以及平均总生物量为10.4吨的周边树木，在这些雷击事件中被香豆树利用雷电清理掉了。那些生活在香豆树周围的乔木个头也更矮一些，平均高度要比围绕在其他大树周围的乔木平均高度低3.7米。

这种大树究竟有什么特异功能，能够驾驭雷电呢？

雷电对植物的破坏

对植物来说，闪电的破坏来自几个方面。首先是高温灼烧带来的破坏。当闪电产生的巨大电流通过植物体时，会因为植物组织的电阻产生热量。如同电吹风中的电热丝在通电之后会发热，植物体在通电时，也会发热。植物体中木质部和韧皮部会因热量积累导致细胞结构破坏，尤其是形成层和输导系统被灼伤，导致水分和养分运输中断。

与此同时，在电流集中通过的路径（如树干、主枝）上，会瞬间产生高温，从而引发内部水分汽化，形成蒸汽爆炸，导致树皮爆裂、树干开裂甚至折断。

此外，闪电带来的破坏不仅仅会以热的形式表现出来，闪电可以直接破坏细胞膜和特殊的蛋白质。强电流会破坏植物细胞的膜系统，导致离子平衡失调，细胞功能丧失；而酶结构的破坏，会影响植物的基础代谢过。所以雷击造成的树木死亡比比皆是。

香豆树利用雷电清除竞争对手

那么，香豆树的特异功能究竟是什么？目前还没有一个确切的答案。但科研人员认为，较好的导电性是香豆树免遭雷击伤害的关键。一般来说，在中学物理课上，我们了解到电流经过电阻较大的物体时，会产生大量热量。手机充电的时候，充电线会发热，就是因为充电线的电阻并非为零，要想减少导线发热，那就是需要降低电阻，这就是为什么要用合格充电线的原因。需要注意的是，充电线面对的只是电压为5伏特，电流为2安培的条件。而香豆树面对的闪电，一次闪电电压高达100万伏特~1亿伏特不等，瞬间电流可以超过10万安培。如果是普通植物，在被雷电击中时，多半会被电流时通过产生的热量“烧死”。

科研人员推测，香豆树的树皮结构和成分使得它们成为电阻较低的电流导体。电流会快速通过香豆树的植物体，同时导向周围的其他植物。这相当于，香豆树为自己准备了一根避雷针。当然，对其他植物来说，这根避雷针，更像是释放雷电魔法的法杖，伤害值直接拉满。

植物体的电阻率受到多种因素影响，比如维管束结构，含水量，以及汁液中的离子浓度。首先，植物体含水量是个明显影响因素，一般来说，藤本植物的含水量要高于乔木，而针叶树的含水量要高于阔叶树，电阻率也表现出相应的情况，树木的电阻率比藤本植物的电阻率高出约 200%，针叶树的电阻率比阔叶树高出 135%。温带区域的藤本植物可能通过传导电流来保护树木免受闪电伤害，拥有有一根藤本植物附着的树木，其在雷击时的发热量至可以降低 60%。油籽香豆树具有较高的含水量，直接把藤子解雇了，说明它有着比藤本植物更为出色的导电性能。

其次，紧实的木材也可以降低电阻率，致密的细胞更容易形成电流通路。除了较低导电率，坚实的木材也可能对抵御雷电有帮助。在上述研究中也发现，那些在雷击中存活下来的大树，与油籽香豆树一样，具有密度较高的木材。

以上仅仅是基于现有研究的一些推测，关于油籽香豆树的雷电魔法还有很多秘密需要炮姐。值得注意的是，在之前的研究中，科研人员发现，与油籽香豆树同属的巴拿马香豆树，在受到雷击时，其发热量比同一区域的巴拿马桃花心木，发热量低60%。这也为接下来的研究提供了参考方向。

除了油籽香豆树，在自然界还有一些能够抗雷击的植物。比如说分布于北美洲的巨杉。很多巨杉树在生命历程中，也经历过多次雷击事件，但是仍然能存活下来。有研究人员表示，这可能与巨杉的相对较高的导电能力相关，其树皮中有较高的水分含量，同时树脂含量较低。巨杉因为雷击会引燃地面的枯枝落叶，最终帮助自己清理掉竞争植物，也是一种特别的生存方式。

植物究竟如何在雷击中存活下来，还有很多谜团尚需研究，在未来很可能会影响我们人类建筑的避雷设计，对此，我们将拭目以待。随着研究的深入，植物鲜活的一面会更立体地展现在我们面前。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：史军 中国科学院植物学 博士

审核：唐存莲 北京农业职业学院 高级工程师

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司