会说话的树:森林里的科学

我们在树林里散步,了解树木的科学
10月20日
生产亚当•墨菲

森林

迷雾森林

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本周,我们来谈谈树!从它们如何生长,到地球上最古老的树木,到它们如何死亡,以及树木能为我们的城市做些什么。另外,在新闻中,你会感染两次COVID吗?微波杀虫剂如何使其威力增加12倍,小行星实际上可能是一枚旧的月球火箭……

在这一集里

一名戴口罩的妇女旁边是一枚程式化的冠状病毒颗粒。

00:57 -感染两次COVID

COVID再感染背后的科学是什么?

两次感染COVID
马克·潘多里,内华达州公共卫生实验室

在许多国家,感染率再次飙升。即使在德国,一个在控制冠状病毒方面有着良好记录的国家,他们目前每天也有大约1万例病例。在英国,政府公布了在地方一级管理疫情的分级制度,但病例仍在上升,一些人呼吁再次实施全国封锁。据我们所知,长期策略是在我们研制出疫苗之前,尽可能降低疾病的活跃程度,假设疫苗研制成功,以保护最脆弱的人群。但本周的一条新闻引起了一些人对这种方法的质疑,并问道:“如果你能两次感染COVID,疫苗还能起作用吗?”引发这种反应的是本周《柳叶刀》医学杂志上发表的一篇确诊的冠状病毒再感染病例。内华达州公共卫生实验室主任马克·潘多里向克里斯·史密斯讲述了他们一直在跟踪的病人……

马克:我们有一名25岁的男子,在两次不同的情况下对SARS-CoV-2呈阳性,间隔约48天。在他两次阳性检测之间的时间里,他进行了两次阴性检测,也康复了。看来他被感染了两次。

克里斯-有没有可能病毒潜伏在他身体的某个部位,而你在两次测试中都没能检测出来?然后它就死灰复燃还是卷土重来了?

马克:是的,我们也考虑过这一点,因为这是一个非常合理的想法,那可能就是发生的事情。我们所做的就是观察这些病毒的基因组。我们发现这两种病毒的DNA非常不同。差异如此之大,以至于不能用病毒在48天内缓慢变化来解释。

克里斯-就他的症状而言,他在这两种情况下的临床表现是怎样的?

马克——第一次,他觉得自己得了流感,但还没有严重到需要接受任何医疗护理的程度。大约40天后,在感觉完全康复之后,我又开始感觉非常糟糕。他觉得很不舒服,去看医生,医生马上说:“孩子,你需要吸氧。”他被送进了医院。

克里斯-他康复了吗?

马克:是的,他康复了。是家。

克里斯:那么你的发现意味着什么呢?一个人感染了病毒,恢复了,可能会免疫,但很快又死了。

马克:这对研究病毒的人来说并不奇怪。我们知道在病毒感染中有可能再次感染。所以我们不知道的是这是罕见事件还是常见事件,还是介于两者之间。还有其他冠状病毒在传播,我们对这些病毒的免疫力也面临挑战。因此,这意味着我们自身的免疫力可能对这类病原体较弱,但对疫苗的影响可能不同。病毒已经进化到可以避开自然免疫系统。这是唯一能击垮他们的东西。所以自然免疫有时不如疫苗介导的免疫好。所以如果我们试着扩展这个问题,“嗯,看,如果你能从自然感染中再次感染,疫苗会起作用吗?”答案是,我认为人们仍然对疫苗持乐观态度,因为当疫苗被制造出来时,它们是我们制造的一种集中的,几乎是工程免疫。 And we build it against the Achilles heels of these viruses. So the implications for our own immunity may not be great. But with regard to vaccine immunity, we could very well still be in fine shape.

克里斯:有趣的是,你的病人第二次出现时,情况更糟了。

马克:我可以分享两三个可能性。我们知道,在病毒感染中,让你生病的剂量,剂量的大小会影响你的病情。有可能他第二次注射的剂量非常非常大。第二,他在案例A和案例b中感染的病毒之间存在遗传差异,这些根本差异可能代表了这两种病毒的不同能力。第三件事是一些病毒,你知道,有一种病毒会导致登革热,第一次感染会促进二次感染。现在,我们没有证据表明冠状病毒利用了这种策略,但一些病毒确实利用了免疫反应的实际意外后果,从而促进了第二次感染。我们来看看冠状病毒是否能做到这一点。

皮肤上的雌性白纹伊蚊

06:12 -用微波炉改进杀虫剂

一种古老的蚊子毒素的新型有效形式已经被创造出来

用微波炉改进杀虫剂
Bart Kahr,纽约大学

由于COVID限制阻碍了控制工作,疟疾病例急剧增加。不过好消息是,纽约大学的科学家们发现,他们可以将一种普通的杀虫剂制成武器,只需在厨房的微波炉中烹饪,就能使其威力增强12倍,这一成果发表在《美国国家科学院院刊》上。这种化合物被称为溴氰菊酯,是一种神经毒素,它以微小的晶体形式存在于表面,并通过携带疟疾的蚊子的脚进入它们体内。将其加热,然后冷却,使分子重新排列成一种不同的晶体结构,这种结构被证明是更有效的。菲尔·桑索姆从作家巴特·卡尔那里听说……

巴特-如果我们改变溴氰菊酯分子的排列,那么晶体的反应速度就会快12倍。这是速度的一个因素。

菲尔:快了12倍?

巴特-当我们把晶体变成新的形态时,速度是原来的12倍。

菲尔-你能给我解释一下背景吗?溴氰菊酯,是用来消灭蚊子的化合物吗?

巴特-是的。目前用于对抗传播疟疾的蚊子的主要杀虫剂属于所谓的拟除虫菊酯类。这些合成化合物是从菊花中发现的一种化合物中提取出来的。

菲尔-人们用它做什么?

巴特-它被纳入杀虫剂处理过的蚊帐。另一种使用溴氰菊酯的方法是在室内墙壁上喷洒微晶体。这就是晶体和蚊子脚之间的相互作用最重要的地方。

菲尔-这是目前工作正常的东西吗?

巴仔-现在还不能正常工作。现在效果特别差。有两个原因,首先,在过去十年左右的时间里,蚊子出现了,它们已经对溴氰菊酯产生了化学抗性。它现在也失败了,因为Covid中断导致疟疾死亡人数在这个非常不寻常的年份飙升,因为疟疾预防实际上是一项挨家挨户的工作。

菲尔-你跟我说这些真有意思。因为你不是昆虫专家,也不是公共卫生专家,对吧?那你做了什么?

我们研究由分子组成的晶体的化学和物理性质。我们发现了一种新的排列方式,我们称之为多态。

这个变形是什么样子的?

旧的形式倾向于结晶为具有随机组织的孤立斑块。而这种新形式在薄膜中生长时看起来有点像星爆。但这两种排列有不同的内在能。因此,当蚊子踩到它们时,它们会以不同的速度释放分子。

菲尔-那你怎么去那儿?

巴特-这很简单。从一种形式变成二种形式的方法很简单,就是把一种形式熔化,然后让熔体冷却,然后再结晶。

菲尔-你开玩笑吧。所以只要加热和冷却这种物质,你就发现了一种新的形式,它的效率是原来的12倍。

巴特-没错。只需要加热和冷却。你可以把它放在热盘子上。你可以把它放在微波炉里。你知道,就像沸水的温度一样。

Phil -这里的潜力是什么?

巴特-它可以延长溴氰菊酯的使用寿命,面对化学抗性。我们也许可以引入足够的这种化合物,甚至是对有抗药性的蚊子,我们可以压倒化学抗性机制的速率。

戴着虚拟现实耳机的玩家。

11:16 -用VR看到细胞内部

虚拟现实可以给我们一个新的生物学视角

用VR观察细胞内部
史蒂文·李,剑桥大学

这听起来像是科幻电影里的东西:能够缩小并窥视我们体内细胞的内部,并观察分子机制的运作,但现在,在一些聪明的科学和虚拟现实的帮助下,科幻小说正在成为科学事实。亚当·墨菲从剑桥大学化学家史蒂文·李那里听到了更多关于它的信息……

史蒂文:所以我们一直致力于开发一些软件,使我们能够将一种非常特殊的显微镜数据可视化。我们的研究是基于开发新的光学方法来解决生物学问题。简单地说,我们用激光来制造新型显微镜。我们使用的技术被称为超分辨率成像,这项技术在2014年获得了诺贝尔奖。几年前,我们在科学博物馆参加了一个公众参与活动,试图告诉人们我们对超分辨率成像有多兴奋。我们遇到了一家名为Lume VR的公司,他们致力于创造沉浸式体验。我们开始和他们交谈。他们说:“这是一项了不起的科学,但它看起来很丑,而且很难与之互动。”我们说:“我们完全同意。请帮助我们。” And a few years later, we've managed to get to this point now. We've created this new software that allows us to explore some of our microscopy data in a virtual reality environment in a much more intuitive way.

亚当:那么我想关键的问题是,当你戴上耳机,进入程序时,它到底是什么样子的?你看到了什么?

史蒂文:是啊,真的很神奇!就像我说的,超分辨率成像,是一种将图像建立在一个极小点上的技术。所以实际上环境是——如果你能想象的话——有点暗,就像夜空一样,数百万个点像闪烁的星星一样被照亮。所以你在黑暗中看到这个环境,这给了我们灵感。这个软件被称为vLume,因为如果你曾经有过手表,你可以在黑暗中看到发光的指针,这是完全相同的想法。这真的是一种有趣的体验,可以让你探索你的数据。

亚当-然后你在里面的时候细胞是什么样子的?你看到了什么?

史蒂文:很多生物学问题的一个问题是,如果你想象一下,只是不断地放大,不断地放大,通过显微镜观察,也许人们,你知道,在学校或其他地方,有一个基本的物理限制。这个限制并不取决于你的显微镜做得有多好。它受限于光本身的物理性质。不幸的是,这个范围比我们体内发生的大多数生物反应都要大一些。所以直到这个发现,这个新技术,它实际上是很难与事物互动的。从本质上讲,你是在试图想象那些太模糊的东西。就好像眼镜的度数不够高。这种虚拟现实技术不仅能让我们看到这些数据,还能与之互动,创造新的假设,并拒绝错误的假设。

亚当:这对你有什么帮助?这个新视角意味着你能看到新事物并拒绝某些事物?

Steven -是的,首先,举个例子是很有力的。我的实验室有个博士生。我们设法从她自己的血液中提纯了一个免疫细胞。然后我们给那个细胞成像然后她就有机会在虚拟现实中进入她自己的免疫细胞。这是一种非常强大的体验。但实际上我们感兴趣的是这些复杂的,我们称之为膜拓扑。所以这些免疫细胞形成的形状实际上会影响它们的功能,影响你的身体应对新感染的方式。能够看到这些并与之互动的能力以及能够对这些数据进行定量分析的能力实际上使我们能够理解适应性免疫的分子起源以及你的身体如何应对新的感染。

安瓿和小瓶疫苗

[15:14]结核病疫苗可以帮助治疗COVID

一种旧的结核病疫苗可能有助于这场新的战斗

结核病疫苗可以帮助治疗COVID
约翰·坎贝尔,埃克塞特大学

如果你出生在20世纪90年代之前,你很有可能在学校接种了常规的卡介苗。这是用来防止引起肺结核的细菌。但最近,科学家们发现了一种模式,将实施卡介苗疫苗接种计划的国家联系起来,这些计划在人们的一生中反复接种疫苗,从而降低了Covid-19的发病率,这表明卡介苗疫苗,特别是老年人的卡介苗疫苗,可能可以预防感染新型冠状病毒的并发症。如果这是真的,在我们等待covid疫苗的同时,也许我们可以用卡介苗来保护人们?另一方面,这可能只是一种虚假的联系,而这正是一项针对几个国家卫生保健工作者的大型试验正在着手发现的。克里斯·史密斯采访了埃克塞特大学的约翰·坎贝尔。

约翰:过去几个月发表的这些论文非常重要。现在至少有三家研究机构研究了卡介苗是否与新冠肺炎的发病率有关。事实上,BCG覆盖率高的国家似乎与COVID的问题更少有关。有证据表明,卡介苗可能对免疫系统有重要影响,一般来说,它是一种免疫系统的增强剂。

克里斯-这不仅仅是一个简单的事实,如果你有一个足够富裕的国家有疫苗接种计划,你将其与一个没有疫苗接种计划的贫穷国家进行比较,你只是反映了这个国家的富裕程度及其应对任何压力的能力,而不是卡介苗本身在起作用?

约翰:当然。这是在这类研究中必须考虑的混杂因素之一。这就是为什么要给出明确答案的研究都是基于个体的大型随机试验。当然,这就是我们正在做的。我们在英国是澳大利亚墨尔本领导的一个大型国际研究项目的一部分。我们正在做的是在1万名医护人员中测试卡介苗与假疫苗的对比,并对他们进行了一整年的跟踪调查。我们正在研究的是卡介苗是否可以阻止人们感染COVID,或者如果他们感染了COVID,是否可以降低疾病的严重程度。

Chris -你认为老年人在感染COVID时似乎更容易受到伤害的原因,至少有一个因素可能是他们之前对卡介苗的免疫力随着年龄的增长而消失,因此他们变得更容易受到感染?

约翰-是的。这是一个重要的观察结果,因为许多国家仍在重复使用卡介苗进行疫苗接种。因此,世界卫生组织列出了至少16个国家,但许多人的免疫力可能会下降。所以我们所做的可以被认为是免疫系统的一种增强剂

克里斯:你的试验是不是选错了人,因为我们只看健康的健康保健工作者,我们可能错过了一个技巧?难道你不应该去打击那些风险更高的老年人吗?因为如果有的话,效果或影响会更容易被发现,它会被放大吗?

约翰:给老年人接种疫苗有很强的争议,这当然是对的,但医疗工作者处于最危险的境地,我们觉得,你知道,我们可以做些什么来保护医疗系统和医疗工作者,这是一个重要的群体。特别是在英国,我们不仅关注医护人员,还关注养老院的工作人员,他们是一个特别脆弱的群体。我们认为以养老院员工和社区医疗工作者为目标是非常好的,因为医疗系统也得到了支持,这一点非常重要。

克里斯-那就太讽刺了,不是吗,如果你的研究结果表明我们的药箱里已经有一些可以用来对抗这种疾病的东西,我们不需要等待疫苗的出现。

约翰-是的。这是这项研究真正令人兴奋的地方,因为这项研究的前提不仅是卡介苗能产生非特异性的效果,包括对病毒的重要作用——许多病毒,呼吸道合胞病毒,流感病毒,还有一些,冠状病毒,有很好的证据表明我们可能在这里有所发现——40亿人接种了卡介苗。它很安全,而且很容易买到。如果我们发现它可以为我们争取到特定疫苗产生的时间,那就太棒了。

Chris:就规模而言,BCG对一个人的COVID结果有多大影响?

最近几个月在希腊发表的一项研究,即所谓的激活试验,发现老年人接种了卡介苗后上呼吸道病毒感染的发病率显著降低。事实上,与服用安慰剂的人相比,它实际上减少了79%。如果我们能做到这一点,那就太棒了。

从太空看地球

20:31 -小行星还是太空垃圾?

太空中新发现的物体可能是我们过去的片段吗?

小行星还是太空垃圾?
本·麦卡利斯特,西澳大利亚大学

天文学家一直在寻找可能向我们飞来的天体。最近,当雷达上出现一个新的光点时,科学家们认为这是一颗小行星,并对其进行了跟踪。但是,现在他们已经重新思考了。他们想知道,这可能是我们过去几十年探索太空的遗产吗?Ben McAllister报道详细内容。

今年9月,夏威夷的一架望远镜一直在孜孜不怠地扫描天空,寻找可能与地球相撞的大型太空岩石,这可能对人类的生命构成威胁。除了其他发现外,它还发现了一颗正在近距离接近地球的小行星。这颗被命名为小行星2020SO的天体预计将于10月进入地球轨道,并停留约7个月,其轨道与我们的月球非常相似。

捕捉到一个小的新月,我们称之为“迷你月亮”,它本身就很迷人,但是2020SO有一些奇怪的特征,这些特征让天文学家得出了意想不到的结论。专家们现在认为,2020SO可能根本不是一块太空岩石,而是一块消失已久的人造垃圾,在太空中消失近60年后返回地球。

具体来说,美国宇航局的研究人员认为,该物体可能是1966年用于推动“勘测者2号”着陆器登陆月球的火箭的一部分。在帮助着陆器到达目的地后,火箭被发射到太空中,再也没有出现过——也许直到现在!

2020SO的轨道有几个方面让它看起来有点人造。

首先,作为一颗小行星,这个物体的运行速度相当慢——缓慢地以2400公里/小时的速度运行——这让它看起来更像是我们原始人60年前能够扔进太空的东西。

其次,我们的新太阳邻居在一个接近圆形的轨道上围绕太阳运行,这与地球非常相似,对于小行星来说非常不典型。

最后,神秘的迷你月球绕太阳运行的平面与地球的平面一致。也就是说,如果你把地球和2020SO围绕太阳运行的轨道想象成漂浮在太空中的两个环,这两个环彼此之间没有任何角度的倾斜——它们是对齐的。

对于一块太空岩石来说,这是非常奇怪的,我们已经习惯了看到它以各种角度移动——但这与我们自己向月球发射的东西完全一致。

不管我们这个奇怪的新朋友是什么,随着它越来越接近地球,我们将能够得到更清晰的答案。我们也许能够辨别出一个大致的形状,弄清楚它是否被涂上了漆,并观察它与来自太阳的热和光的相互作用方式,看看它是否看起来更像一个又轻又空的东西,像一块旧的太空垃圾,还是像一块岩石一样致密的东西。

如果它真的是一个被遗忘已久的火箭部件,我们可能会从它身上学到很多关于人造物体在几十年漫长的时间尺度上在恶劣的太空条件下是如何保持的。如果它被证明是一颗真正的小行星,那也会很吸引人,因为它的轨道轨迹与我们以前见过的东西相比很独特。

不管怎样,它只会在接下来的7个月里和我们在一起,所以当它经过的时候一定要挥手。

森林里的树

是什么使树成为树?
Ángela卡诺,剑桥植物园

这曾经是一个更大的数字,但现在地球表面的31%被森林覆盖,它们是大约3万亿棵树的家园。树木储存碳;它们释放氧气;它们看起来也很漂亮,这意味着它们在很多方面丰富了环境。亚当·墨菲采访了剑桥植物园的Ángela卡诺,讲述了是什么让树……

亚当-我喜欢树。我可能是一个城市男孩,但把我放在森林里,我很高兴四处游荡,仰望树冠。没有什么比被树环绕更让人感觉良好的了,但我不是。这里有传染病,我被困在里面了。所以为了让自己感觉好一点,我问剑桥植物园的Ángela Cano——是什么让树成为树?

Ángela -通常有主干的木本植物,对吗?这与草本植物相反,例如,草本植物的组织中没有木材

亚当-这看起来很直接。那么,树木的生长方式是如何不同的,使它们成为一棵树,而不是一些奇怪的大藤蔓?

Ángela -嗯,所有的植物都是通过一个叫做光合作用的过程生长的,在这个过程中,它们实际上从环境中捕获太阳的光和二氧化碳。通过根,它们也从地下吸收水分。有了这三种元素,它们就变成了糖和氧。草本植物和树木的区别在于树木可以在树干中储存糖分糖分基本上是由碳构成的。这就是为什么我们认为树木非常善于储存碳,因为它们的茎基本上是由固态的碳组成的。

亚当-是什么让这些细胞变得如此强壮?

Ángela -树茎中的细胞,大部分都死了。我们称之为木质化。所有植物的细胞,它们的内部都有这个壁。这就是植物的结构。尤其是这些细胞,它们的细胞壁充满了木质素,这是一种由碳组成的化合物,它赋予了木材真正坚硬的结构。所以如果你比较一种草本植物,它不能长得很高,因为它们没有这种结构;树,因为它能够将糖转化为坚硬的木质素它可以提供一些结构,长得很高。因为树木,它们最终要寻找的是到达光明。这是一种与其他植物竞争光线的适应。

亚当-树能存活多久,是昙花一现还是永远存在?

Ángela -这里有各种各样的范围。因为我们所说的先锋树生长得很快,但它们也死得很快。所以这些树,例如,如果你想象一片森林,一棵树倒下了,然后突然森林的地面上有很多光,你有种子在等待光发芽。所以第一批发芽的种子被称为先驱者它们发芽和生长得很快,但它们也会很快死亡因为它们的木材质量不是很好,对吧?但是还有一些树可以在较少的光照下生长,可以在阴凉的条件下生长,但它们生长得很慢,这些树可能非常非常老。有些树已经有几千年的历史了。所以有一个完整的范围。这是我们所知道的最古老的树之一,它实际上是一群树。这个物种被称为白杨,在美国犹他州被发现,这就是我们在英语中所说的“颤抖的白杨”。

亚当:Ángela说的是Pando,一群会颤抖的白杨,从某种程度上说,是世界上最重的生物。

Ángela -所以这些树实际上可以形成殖民地。单个个体有多个茎,每个茎看起来都像一棵树,但实际上,如果你看根,它们都是相连的。只有一个人可以克隆。这个特定的群落,如果你愿意的话,被认为有14000年的历史。

被阳光照亮的又高又细的树林

长得快的树,死得早
罗尔·布里嫩,利兹大学

“活得快,死得早”这句老话不仅适用于摇滚明星和花花公子,也适用于树木。气候变化似乎正在加快树木的生长速度,因此可能会加速它们的死亡,这意味着我们对森林在减缓气候变化方面的作用的一些假设可能是错误的。克里斯·史密斯向利兹大学的罗尔·布里嫩讲述了树木的寿命……

树木年轮记录仅仅通过计算年轮就能告诉我们树木的年龄。从树木的年轮我们也可以计算出它们的生长速度;我们可以通过测量树木的年轮宽度来计算,因为树木的年轮宽度反映了树木直径的增长速度。我们在研究中所做的是,我们将树木的生长,从树木的年轮,与树木的年龄,树木的最大寿命联系起来;通过这样做,我们发现种群中最慢的树是寿命最长的树。这表明“活得快,死得早”的原则也适用于树木。我们使用树木年轮数据库——我们从互联网上,在线上——对80个不同物种的21万棵树进行了评分;在大多数物种中,我们发现最快的树是寿命最短的树,而慢的树是寿命最长的树。

克里斯:你认为这是全面的,因此,在世界范围内,也在不同的时代,你说呢?因为如果我们认为气候在变化,这种影响会是你所看到的树木数据的内在影响吗?

罗尔:是的,我们认为。因为我们所做的是放眼全球。我们包括来自热带、温带和北极地区的树木;我们还包括了由于各种不同原因生长快或慢的树木。因此,我们认为,因为这种现象发生在生长在不同生物群系中的不同树种中——有些在开放的森林中,有些在封闭的森林中——我们认为这种现象,这种“活得快,死得早”的现象,普遍存在于所有物种中。

Chris - Roel,关键问题是如果我让一个生长较慢的物种长得更快,这是否意味着它实际上会死得更快,即使它是一个生长较慢的物种?

罗尔:是的,是的。我们真正发现的是,在一个物种中……之前Ángela讨论过有先驱者和其他物种被建造得活得更久。但我们所做的是研究物种内部。所以我们发现即使在物种内部……例如,如果我们有一棵橡树,一棵长得非常非常慢的橡树,它最终会比一棵长得很快的橡树活得更长。因此,即使在物种内部,我们也发现了完全相同的现象。

克里斯:仅仅是树长得太快而破坏了它的寿命,还是其他一些使树长得快的因素也使树早死?

这是一个有趣的问题,我们试着研究这个问题;我们无法准确地指出其中的机制,为什么这些快速生长的树木寿命更短。但是有各种各样的假设。一种可能是他们只是生产质量较低的木材,或者他们对干旱的抵抗力较差,例如。这可能是原因之一。另一个可能的原因——这是一个更简单的机制——是树木一旦达到一定的最大直径,最大尺寸就会死亡。

克里斯:也有可能是这么简单的原因:如果气候变暖有利于树木生长,但天气变暖也会引发更多的热带风暴,那么就会有更多的风把树木刮倒,即使它们长得很漂亮?

罗尔:这是有可能的,但我们发现所有气候和气候带都是如此;在树木死亡的主要原因是风暴的地区,以及树木死亡的主要原因不同的地区,例如昆虫袭击或干旱。因为我们发现它发生在如此广泛的栖息地和不同的森林类型,我们相信它不是由一个简单的因素驱动的。

克里斯:考虑到我们已经用树木生长所消耗的二氧化碳量来预测未来气候变化的影响,你发现的这个事实真的让预测变得更加困难了吗,还是说这只是杯水蛇水?

罗尔:我相信,这确实会对我们对未来二氧化碳的预测产生一些影响。需要认识和理解的一件重要的事情是,在过去——由于大气中二氧化碳的增加和温度的升高,树木生长得更快——在过去的二三十年里,全球的森林和植被吸收了大约三分之一的二氧化碳排放量。许多气候模型预测二氧化碳的持续和未来的进一步变暖....因此,我们仍然会看到全球森林的碳吸收在增加。这就是我们所说的碳汇。然而,如果长得快的树也死得早,那就意味着未来的森林可能无法像过去那样提供这样的服务。

公园里的两棵白蜡树

36:15 -英国白蜡树面临大流行

我们不是唯一面临流行病的人……

英国白蜡树面临的大流行
卢克·巴利,国民信托

目前,世界正处于COVID大流行的控制之下,到目前为止,已有100多万人丧生。但是树木也不能对疾病爆发免疫,白蜡树也面临着它们自己的大流行。白蜡树枯死病是一种致命的真菌疾病,被称为灰树膜隐孢子虫,起源于亚洲。它在30年前首次出现在欧洲。英国的树木极易受到影响,今年尤其严重。来自国民信托的卢克·巴利对亚当·墨菲谈论了这种疾病。

卢克-这是树木真菌病。孢子是通过风传播的,它们非常微小,可以随风传播数英里。它们落在树叶上,然后真菌在树上扎根,通过我们之前听说过的树的细胞向下生长,尤其是树外缘的中空管,它在树周围运输水和营养;真菌的身体基本上阻止了这些细胞,杀死了树木。在幼树中,它可以很快杀死它;在老树中,它是渐进的,它缓慢但肯定地从外到内杀死它们。我们的灰烬如此容易受到影响的原因是它们还没有共同进化来对付真菌。它来自亚洲,与亚洲的白蜡树物种共同进化;在那边,它更像是叶子上的斑点,它只是让叶子变色,这是一个相当小的疾病,因为树木已经习惯了。但在这里,我们的树木完全不习惯,它们对它没有防御,没有抵抗力。 And so it's likely to kill up to 95% of our European ash in Britain.

亚当:它是如何传播的?它是如何轻易地从一棵树飞到另一棵树上的?

卢克-传染性很强因为那些孢子是通过风传播的。自从……就在英国了。嗯,我们从2012年就知道了;它可能在那之前就在这里了。它确实是那年从欧洲通过受感染的苗木传播的,但也可能是在那之前通过风传播的。从那时起,它就逐渐在英国各地流行起来,现在已经出现了……当然,在我们管理英格兰、威尔士和北爱尔兰土地的国民信托中,在我们管理的每一个地方,都有白蜡树枯死。

亚当-是什么让今年的情况变得如此糟糕?到底有多糟糕?

卢克-太糟糕了。从2012年开始,我们就知道它会到来,所以在某些方面,这并不是一个巨大的惊喜;但就像所有其他传染病一样,感染的形状呈钟形曲线,我们的一些景观-主要是白垩和石灰岩景观-这些景观中的灰烬似乎更容易受到影响。我们已经进入了指数阶段,但其他很多地方还没有,今年我们似乎在所有地方都进入了指数阶段。春天非常非常干燥,而且很晚才下霜,这也加剧了气候变化;这两件事都给树木带来了压力,降低了它们抵抗病原体的能力。所以今年我们看到它真的开始了我们所照顾的每一个地方。情况非常严重。

亚当-我们说的是什么样的数字?有多少棵树?

卢克:在国民托管的土地上,很难量化,因为我们没有对任何地方的树木数量进行真正准确的普查。但我们知道,今年我们需要在国民信托基金的土地上砍伐大约4万棵树,如果这些树死在可能影响公共安全的地方——这是在道路或人们聚集的建筑物附近——因为随着白蜡树的死亡,它们变得不稳定,对人们构成威胁。但我们认为,在国民信托基金的土地上,我们有多达250万棵白蜡树,我们不必砍伐它们;它们只会死于白蜡树枯死。很难估计今年有多少人受到严重影响,但恐怕比例相当高。

亚当:假设最坏的情况发生了,我们失去了所有的树;这会对英国的野生动物和生态产生怎样的影响?

卢克-这会产生很大的影响。坦率地说,这将是非常非常悲伤的。我想有几个单独的事情要分开:林地里有灰烬,有些地方不会有如此灾难性的影响。如果灰在混合木材中所占的比例相对较低,那么随着灰的死亡,木材中增加的光线实际上可能对某些物种有益。所以这是一个希望的线索。但是当我们发现整个林地都是灰的时候我们就会发现一种非常特殊的地面植物群:灰林地里有很多有趣的野花,因为它投下了一种特别浅的阴影,它的叶子更快地进入营养循环,所以野花的生长条件很好;随着整个白蜡树的死亡,这种情况可能会发生巨大变化。那将会是非常悲伤的。另一件令人难过的事情是露天生长的树木,树林外的树木,像湖区这样的地方,我们有非常多的白蜡捕鱼场。polpolard是人类历史上不断被捕获的树木,用作柴火、饲料和其他用途。 They're very culturally significant, but they're also home to lots of rare invertebrates that live in the decaying wood in their centre and lichens on their bark. And so we're going to lose all the special species related to open grown ash trees as well. That's before we even get onto ecosystem services. We think that the ash trees on National Trust land might be sequestering anything up to about 700,000 tons of CO2 equivalent; and they provide all kinds of other benefits obviously, whether it's shading or flood alleviation, all those great things that trees do. So the impact is going to be very, very significant.

亚当-我们能做些什么?这似乎是一个我们应该解决的大问题。

卢克-这是个大问题。我们可以做一些微妙的事情来减轻白蜡林对自然的一些影响,通过种植其他合适的物种,或者在树林外种植大量的树木。这就是它的长短之处。就气候危机、生物多样性危机而言,我们真的、真的、真的需要种更多的树。我们还需要建立更多的物种,并真正大幅增加树木覆盖率,使其更能适应未来的威胁。

这是一个繁忙的交叉路口的俯视图,周围环绕着树木

42:56 -城市森林的潜力

什么是城市森林,它们怎么会对我们有好处?

城市森林的潜力
马特·迪斯尼,伦敦大学学院

在城市里,树木可能非常有价值,但它的价值往往被低估了。克里斯·史密斯采访了马特·迪斯尼。他来自伦敦大学学院,他对城市森林很感兴趣,他敦促人们更仔细地规划新的开发项目,考虑到树木……

嗯,这是个好问题。而且,你知道,取决于你问谁,森林有几百种定义,更不用说城市森林了。所以,你知道,什么是城市森林,它基本上是一个有人居住的森林,但更严格地说,如果我们看一下联合国粮食和农业办公室的定义,这是许多人使用的定义之一,它是一块树木覆盖度超过10%的土地,面积超过半公顷。大概有半个足球场那么大。而且,它必须有至少5米高的树。所以你可以直接看到这不是一个很大的要求,你知道,半个足球场,10%的树木覆盖,5米。在很多情况下,这并不是森林,但他们定义的关键是,它存在于没有其他土地用途的情况下。当然,这就是城市的不同。土地的用途是由我们决定的。

克里斯-除了看起来很漂亮,提供了一个公园长椅的地方,在正常情况下,你可以坐在那里,让鸽子在你身上大便,当你吃外带午餐的时候,他们实际上会返回城市什么?为什么树如此重要?你参与这项任务的原因是什么être ?

马特:嗯,树木,你知道,正如我们从这里的早期报道中听到的,它们提供各种不同的服务,尤其是我们非常欣赏的那种美学上的好处。每个人都喜欢树木,但它们的作用是吸收碳。这是一方面,但在城市里,他们会做一些事情,比如降低温度,尤其是在夏季气温达到极端水平的时候。正如我们所知,气候模型和预测都预测我们将看到气温飙升,城市的高温事件持续时间更长。树木通过蒸腾的水分和遮阳来降低温度。它们还可以缓解雨水径流,并为城市的生物多样性、鸟类、传粉媒介和昆虫提供更广泛的生态系统,使绿色城市的其他方面保持活力。

克里斯:在一些成熟的城市,有些地方确实有很多大型的绿色开放空间。纽约有中央公园。伦敦有许多不同的公园。我在介绍你的时候提到过,你一直在努力鼓励人们在规划阶段考虑这个问题,我猜你的出发点是种一棵像样的树,不是你随便做的事。就像盖房子一样。这是你必须考虑的事情,在30或40年后会有什么,这是建立起来所需的时间。

当然。事实上,更重要的是,我们从一棵50岁以上的大树中获得的价值,远远超过我们在达到那个点时所获得的价值。问题是,如果你失去了一棵大树,你可以玩数字游戏,用20棵小树来代替它。你甚至可以得到一个相等的树冠覆盖,但是这些小树的总体价值,即使树冠覆盖可能是相同的,也比需要很长时间的大型成熟树木要小得多。所以我们必须提前思考,如何规划城市,如何建设城市绿色基础设施,你知道,我们目前的做法是零敲碎打的。如果我们不重视树木的价值,不重视它们对我们的真正价值,那么我们就很容易忽视它们,因为最终任何事物都有底线。

克里斯-这听起来像是常识,不是吗?现在种些树,想想未来。回想起来,作为人类,我们很擅长做聪明人,不是吗?是否真的有一些合适的规则来确保你所说的那些常识性的事情,这些事情实际上可以长期转化为一个对每个人都更好的环境,以及自然,实际上可以发挥作用。因为开发者面临着巨大的紧张和压力,不是吗?他们看到一小块地,看到磅的标志。我们可以在那里建15个办公大楼,赚很多钱,而不是种树。

当然。但你知道,我们知道这些东西也有一定的时效性。人们现在可能在看写字楼,认为这可能不是一项安全的投资。我们所知道的是,如果树木的价值接近我们所认为的,那么就把它纳入我们的城市规划中,考虑到我们越来越多的人生活在城市里,到2030年,世界上60%的人口将生活在城市里,这对城市的宜居性至关重要。当然,我们已经看到了这有多重要。我想,在过去的六个月里,很多英国人对树木和公园的看法可能会和以前大不相同。我认为这是我们真正需要强调的,我们不能事后才做决定,就绿色基础设施和树木而言,因为它们是长寿的东西。我们现在就得考虑一下。我们需要从长远考虑。

Chris:你是在收集实际的客观证据,还是主要是收集定性的,人们对他们对树木的看法的反应,或者你真的在那里,脚踏实地,测量城市和这个空间发生了什么?

马特-是的。我的意思是,我对这个问题的看法是从一种物理科学的角度出发的。因此,我们试图利用卫星,飞机,甚至无人机,地面摄像机,以及新的三维测量的新观测结果,对树木的行为进行定量估计。但与此同时,不要忽视那些不那么定量的,更定性的方面,因为当然,最终,这是我们很多人所重视的,即使我们知道,树木对我们有好处,但它们有多好,我们可能没有给予正确的价值,正如我所说的。因此,在不同的尺度上进行这些测量,从地面开始,通过使用这些新的,高分辨率的卫星数据,可以看到更大的画面。

水滴:水体中的一滴

49:26 -硬水对你更好吗?

哪种对你的健康更好,硬的还是软的?

硬水对你更好吗?

亚当·墨菲想从科学中找到答案,所以他联系了剑桥大学的化学家Ljiljana Fruk……

Jo -我们一生中要喝好几加仑的酒,但是硬的和软的哪个对我们更好。我的皮肤和头发喜欢柔软的。但是牙齿和骨骼呢?我们的肾脏更喜欢哪一个呢?

亚当-如果你曾经挣扎着把水变成肥皂,或者不得不用肘部油脂来洗掉你的淋浴头上的水垢,那么你对硬水非常熟悉。如果你的水在到达水龙头之前穿过石灰石、白垩或石膏,就有可能发生这种情况。但究竟有什么不同呢?谢天谢地,剑桥大学的化学家Ljiljana Fruk最喜欢的化学物质是水。所以她很乐意告诉我们。

Ljiljana—硬水是指矿物质含量较高的水,主要是钙和镁化合物。

亚当:这似乎是一个很小的变化。那么它对我们的健康有什么影响呢?

Ljiljana——健康方面,喝软水或硬水没有任何严重的问题。例如,有趣的是,尽管人们普遍认为硬水可能会导致肾结石,但这从来没有关联。

亚当-我不知道你怎么想,但我觉得没有肾结石总是加分项。现在,乔的头发和皮肤似乎不喜欢硬水。为什么会这样呢?

Ljiljana—另一方面,硬水由于矿物质含量高,可能会导致头皮和皮肤干燥,但前提是人们已经有这种情况,因为它会影响皮肤的pH平衡。它还可能削弱对病原体的天然屏障

硬水里有钙。我们的骨骼和牙齿也需要钙。喝硬水会有什么好处吗?

Ljiljana——一些研究确实表明,生活在以硬水为主的地区的女性,在晚年也有更高的骨密度。你知道,这些相关性不是很清楚,喝硬水和软水之间没有明显的区别。而且两者都没有有害的影响。

亚当-也许只是因为我从小就喝硬水,但我觉得硬水更好喝。谢谢Ljiljana回答这个问题。下周,我们将疯狂地回答萨蒂什的问题。

萨蒂什:蝙蝠怎么能挂在树上睡一整天呢?倒立会不会影响血液循环?

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