人们会根据树木产生的木材种类将它们分成两种类型。软木通常指针叶树材，比如松树和冷杉，它们通常比橡树和槭树这样的硬木（阔叶树材）生长得更快。硬木往往需要几十年才能成熟，形成更加致密的木材。
然而，一项新研究有了一些特别的发现。他们提出了第三类木材，被称为“中木”。这一发现对于应对地球大气二氧化碳水平升高具有重要价值。研究已于近日发表在《新植物学家》上。
天然碳汇
树是天然的碳汇。换句话说，它们可以从空气中吸收大量二氧化碳，储存在木材中。北美鹅掌楸（Liriodendron tulipifera，有时也叫马褂木）是捕获碳的佼佼者。在美国中大西洋地区，以北美鹅掌楸为主的森林的碳储存量是以其他树种为主的森林的2到6倍。而北美鹅掌楸在东南亚部分地区也倍受欢迎。
纽约春天的北美鹅掌楸。（图/B137，Wikimedia）
这个树种和它的近亲鹅掌楸（Liriodendron chinense）同属于一个古老的分支，可以追溯到5000万到3000万年前。这一时期大气中的二氧化碳发生了显著变化。只有这两个物种幸存了下来。
然而，人们对它们的化学成分和结构知之甚少，而这些信息或许能告诉我们为什么这些树木在捕捉碳的方面如此出色。
分析木材内部结构的传统方法往往忽略了活木和枯木之间的差异。枯木更容易研究。但由于没有水，木材在分子水平上也会发生变化。
新研究利用低温扫描电子显微镜技术攻克了这个难题。他们在纳米尺度上观察了木材，看到了只有头发丝6000分之一大小的结构，同时又让木材保留下了水分，从而更准确地了解树木活着时的样子。
木材结构的进化
团队研究了剑桥大学植物园中的各种树木，以了解木材结构的进化。他们采集了代表进化史上重要里程碑的植物活体样本进行了检查。
研究发现，大原纤维（一种主要由纤维素构成的纤维，纤维素是木材的基本化学成分，能让植物长高）的大小在硬木和软木之间截然不同。在橡木和枫木这样的硬木中，大原纤维的直径约16纳米，而在松树和云杉等软木中，大原纤维的直径约28纳米。
针叶裸子植物（红）的大原纤维直径比双子叶被子植物（蓝）的更大。（图/Lyczakowski & Wightman）
这些差异可以解释为什么软木和硬木不同，也能帮助弄清为什么有些木材比其他的更善于储存碳。
进化的发生
但这究竟是如何发生的，又是何时发生的呢？想要了解木材的进化过程，单凭北美鹅掌楸并不能说明问题，还需要追溯到更久远的年代。
团队研究了基部被子植物，也就是一类稀有的古老开花植物，它们作为植物进化最早阶段的遗迹依然存在。其中的一个成员是无油樟（Amborella trichopoda），具有较大的28纳米的大原纤维。这说明，硬木大原纤维的出现应该比软木更晚。
对无油樟的研究发现，软木的出现应该早于硬木。（图/Scott Zona）
他们还研究了木兰科植物，包括开紫色花朵的紫玉兰（Magnolia liliiflora），它们是现存最古老的开花植物，非常美丽。研究测试的紫玉兰具有类似硬木的大原纤维，直径15到16纳米。也就是说，从软木到硬木的转变很可能发生在木兰的进化过程中。
种子植物中大原纤维尺寸的进化。（图/Lyczakowski & Wightman）
北美鹅掌楸是木兰的近亲，但它的木质并不完全符合软木或硬木的分类。它的大原纤维直径约22纳米，恰好处于硬木和软木之间。这种中间结构完全出人意料。研究人员因此提出了一个全新的类别，将北美鹅掌楸归类为“中木”。
中木的电子显微照片。（图/Wightman & Łyczakowski/University of Cambridge）
虽然研究人员还不能确定为什么北美鹅掌楸有这种独特的木质类型，但他们相信，这与数百万年前这些树木所面临的进化压力有关。
北美鹅掌楸最初进化时，大气二氧化碳水平正从大约1000ppm（百万分之1000）降至500ppm。可用二氧化碳的降低，可能促使北美鹅掌楸发展出一种更有效的碳储存方法，从而形成了独特的大原纤维结构。如今，这种适应性很可能是它们封存碳的能力出众的原因。
吸碳的特性
从今往后，每当发现一种先前没有被研究过的树木时，或许就不能再假设它是软木还是硬木。
团队现在正在研究这种看似独特的木质结构是不是它擅长碳捕获的唯一原因。此外，他们也正扩大搜索范围，找出更多中材，甚至更多新的木材类型。
下次参观植物园时，请记住植物王国中还隐藏着许多谜团，等待着你去发现。
#创作团队：
原文作者：Raymond Wightman（剑桥大学赛恩斯伯里实验室成像核心设施主管）
Jan Łyczakowski（雅盖隆大学植物生物科技博士后研究员）
编译：かもめ
排版：雯雯
#参考来源：
https://theconversation.com/how-we-discovered-a-new-type-of-wood-and-how-it-could-help-fight-climate-change-236618
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19983
#图片来源：
封面图&首图：B137，Wikimedia
