真菌的菌丝与树根的尖端相互缠绕，形成似乎对两种生物都有益的地下网络：被称为菌丝的细丝分解土壤中的矿物质，然后树木可以将其吸收到根部，而真菌则从树木中获得稳定的糖分供应。
研究暗示，这些连接——被称为菌根网络——可以在树木之间延伸，使一棵树能够将地下资源转移到另一棵树。一些科学家甚至认为树木正在合作，年长的树木将资源传递给幼苗，像父母一样 nurturing 它们。
森林是合作的、充满关爱场所的这种想法在科学文献和流行文化中都广为流传，尤其是在不列颠哥伦比亚大学森林生态学家 Suzanne Simard 2021 年出版的著作《寻找母亲树：发现森林的智慧》中。甚至有一个俏皮的名字来形容这种现象：“木材广域网”。
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然而，发表在《自然生态与进化》上的一项新分析认为，支持菌根网络促进树木合作的证据并不像流行的故事所暗示的那么有力。 阿尔伯塔大学的生态学家、共同作者 Justine Karst 说，这并不是说树木和真菌之间的关系不存在。 相反，在许多情况下，暗示性的证据线索或带有许多注意事项的研究被认为比实际情况更具决定性。 “我们不想扼杀任何人对森林的喜悦或好奇心或惊奇，但我们想抑制一些误传，”Karst 说。
菌根网络非常脆弱：挖出一根根，您就破坏了您想要研究的真菌和木材网络。 为了开始弄清楚特定的真菌是否真的连接了两棵森林树木，科学家可以对真菌的基因进行测序，并构建基因相同的真菌生长位置图。 Karst 说，这是一项巨大的工作，她和她的合著者只能在两种森林类型中找到五项此类研究，仅包括两种树种和三种真菌品种。
真菌网络短暂的性质使这些研究更加复杂。 不列颠哥伦比亚大学的植物生物学家、研究合著者 Melanie Jones 说，真菌可以在其地下连接分裂后作为个体生长——因此即使是基因样本也只能提供快照，并且无法揭示在两棵不同树木上采集的真菌碎片是否仍然实际连接。 它们可能已被部分真菌死亡或被某种东西咬掉而切断。 “这是一个非常棘手的问题，”琼斯说。
这些局限性引发了关于菌根网络有多么广泛以及持续时间有多长的问题。 研究人员已经证实，提供给一棵树的物质可以被森林中的邻近树木吸收。 研究人员可以通过向一棵树提供用特定标记标记的化合物来测试这一点。 在 2016 年瑞士森林的一项研究中，研究人员在一些树木的叶子上喷洒了特定的碳同位素，发现该同位素出现在未喷洒的邻近树木中。 但琼斯说，尚不清楚真菌是否必然是这种转移的原因。 资源也可以直接从根到根以及通过土壤中的孔隙移动，并且在不扰乱树木生长的情况下很难通过实验分离这些途径。
为了测试菌根网络的效果，研究人员通常还设置宽网格屏障，允许真菌通过但不允许树根通过。 但 Karst 和 Jones 认为，在这种情况下，一些研究人员很少检查以确保实际形成了连接的菌根网络。 Karst 和 Jones 说，森林中树木通过真菌途径发送资源的最有力证据来自 2008 年的一项研究，其中网格允许真菌而非树根将黄松幼苗连接到较老的松树。 应用于老松树切口的染料出现在幼苗中，表明水分通过真菌菌丝转移。 但研究作者表示，证据不足以表明这种水分转移实际上改善了幼苗的存活率。 “在真正控制良好的实验中，不到 20% 的实验表明幼苗的表现更好，”Jones 说。 她补充说，在剩下的 80% 中，与真菌网络连接的幼苗的表现与与真菌网络断开连接的幼苗的表现相当或更差。
与此同时，另一个观点——树木在地下共享关于草食性昆虫或其他危险的警告——是基于一项单一的温室研究，研究人员说，在该研究中，研究人员仅通过真菌网络连接了一棵花旗松和一棵黄松。 当科学家将花旗松暴露于昆虫时，黄松也开始泵出防御化学物质。 然而，当花旗松和黄松通过根和真菌连接时，正如野外发生的那样，这种效应就消失了。 “主要信息是这尚未在森林中进行测试，”Karst 说。 “当您看到那些古老森林、大树……互相传递信号的图片时——这尚未经过测试。”
支持合作森林的主要论点是，健康森林中的树木比病态森林中的树木存活得更好。 但俄亥俄州鲍德温华莱士大学的植物群落生态学家 Kathryn Flinn 说，这种群体自然选择的例子在野外很少见，她没有参与新的分析。 在森林中，个体选择有利于竞争，树木争夺资源的方式会阻止群体受益。 “我发现这场争论非常有趣，因为这是一个人们想要将自己的价值观投射到自然界并将自然界视为人类行为模型的例子，”Flinn 说。
Simard 的森林研究为树木合作的论断提供了许多基础，她在一份声明中回应了质疑，表示她坚持自己的研究。 “森林为我们星球上的生命提供至关重要的支持。 将生态系统简化为各个部分会阻碍我们理解和欣赏使这些复杂的生态系统蓬勃发展的涌现关系和行为，”她说。 “几十年来，一种零敲碎打的方法阻碍了我们更好地理解为什么森林有助于调节全球气候并蕴藏如此丰富的生物多样性。 将还原论科学应用于复杂系统会加速全球森林的开发和退化。”
Karst、Jones 及其研究合著者 Jason Hoeksema 指出，现有的大多数实验都过于狭隘，并且已被用于对菌根网络做出重大声明。 研究人员补充说，他们选择关注在真实森林中进行的子集研究，因为这些研究与现实世界最相关。
Karst 说，她和她的同事希望将研究推向更多的森林类型，并鼓励调查最有希望的领域，例如树木之间的水分转移。 Karst 本人认为，菌根网络可能至少参与了一些树木到树木的网络连接，而设计更好的实验可以揭示真相。 “我想再试一次，”她说。
编者注（2023 年 4 月 13 日）：本文的一个题为“错综复杂的网络”的版本经过改编，收录在 2023 年 5 月号的《大众科学》杂志中。 本文反映了该版本，并增加了一些为印刷而删节的材料。