• 作者 / 梅林．謝德瑞克
• 譯者 / 周沛郁

我們目前還不清楚菌根關係最初是怎麼形成的。有些人大膽提出，最初的相遇溼黏而沒有條理──藻類被沖上泥濘的湖岸和河岸，而真菌在這些藻類體內尋找食物和庇護。有些則主張，藻類來到陸地時，體內已經帶著真菌夥伴了。里茲大學（University of Leeds）教授凱蒂．菲爾德（Katie Field）解釋，不論如何，「它們很快就變得依賴彼此」。

菲爾德是一位傑出的實驗者，投入多年的時間研究現存最古老的植物支系。菲爾德用生長箱模擬遠古的氣候，並用放射性示蹤劑，測量生長箱裡真菌和植物之間的交換作用。真菌與植物的共生方式提供了線索，讓我們了解植物和真菌遷移到陸地的最早階段是怎麼互動的。化石也讓我們一瞥這些早期的聯盟。最精細的樣本來自大約四億年前，含有明確的菌根菌痕跡──羽狀瓣和今日一模一樣。菲爾德讚歎道：「你可看到真菌居然就長在植物細胞裡。」

最早的植物幾乎只是一坨綠色組織，沒有根或其他特化的結構。而這些植物逐漸演化出粗糙的肉質器官來容納真菌同伴，真菌則搜尋土壤中的養分和水。最初的根演化出來時，菌根關係已經存在五千萬年了。菌根菌是陸地上後續所有生命的根源。菌根（mycorrhiza）這個詞真是取得好。根（rhiza）隨著真菌（mykes）存在於世。

數億年後的今天，植物演化出更細、生長更快、更能見機行事的根，這些根表現更像真菌。不過即使是這些根，探索土壤的表現也無法超越真菌。菌根的菌絲比最細的根細了五十倍，長度可以超越植物根部達一百倍，比植物根部更早出現在植物上，延伸到根系之外。有些研究者更進一步。我的一位大學教授向一班吃驚的學生吐露：「植物其實沒有根，只有真菌根，也就是菌根。」

菌根菌太多產，菌絲體占土壤中活生物量的二分之一到三分之一。根本是天文數字。全球土壤表層十公分之中，菌根菌絲的總長度大約是我們銀河系寬度的一半（菌絲長 4.5 × 10¹⁷ 公里，銀河系寬度 9.5 × 10¹⁷ 公里）。如果把這些菌絲熨成一片，總表面積是地球上乾燥土地面積的二點五倍。然而，真菌不會停滯不動。菌根菌絲迅速死去、再度生長（一年十到六十次），一百萬年後，累積的長度會超過已知宇宙的直徑（菌絲長 4.8 × 10¹⁰ 光年，已知宇宙直徑是 9.1 × 10⁹ 光年）。菌根菌已經存在了大約五億年之久，而且不限於土壤表層十公分的地方，所以這些數字顯然低估了。

植物和菌根菌在彼此的關係中產生一種極化現象──植物的莖處理光與空氣，真菌和植物的根則處理周圍的土壤。植物把光和二氧化碳打包成醣類和脂質。菌根菌則把固著在岩石裡的養分拆開，分解物質。這些是真菌在雙重棲位下的情況──真菌一部分的生命發生在植物體內，一部分在土壤中。菌根菌駐紮在碳進入陸生生命循環的入口，牽起大氣和土地的關係。時至今日，菌根菌就像擠進植物葉和莖裡的共生真菌，會幫助植物應付乾旱、炎熱和其他許多陸地生命一開始就有的逆境。我們稱為「植物」的，其實是演化成來栽培藻類的真菌，以及也演化來栽培真菌的藻類。

——本文摘自《真菌微宇宙：看生態煉金師如何驅動世界、推展生命，連結地球萬物》，2021 年 8 月，果力文化。

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水井、石油井和天然氣井大家都知道，但你有聽過「岩漿井」嗎？最近，冰島著手開挖全球第一座「火山岩漿井」。這似乎是一個瘋狂的主意，滾燙的岩漿可高達攝氏上千度，還可能伴隨著可怕的火山災害。不過這個前所未有的大膽計劃，不僅具備新興可再生能源的巨大潛能，更有望開啓地球科學的新篇章！

冰與火之地——冰島，100% 依靠可再生能源的國家

落在北極圈邊緣的冰島（Iceland），擁有壯闊冰川與絢麗極光，同時也是地球上火山活動最頻繁的地區之一，可謂名副其實的「冰與火的國度」。這座大約 1500 萬年前才因火山活動形成的年輕島嶼，因位在大西洋中洋脊^[註1]之上，受到歐亞大陸板塊與北美洲板塊往各自方向的拉扯，而有著 32 個活躍的火山系統，且平均每 4 年就會發生噴發。

除了令人屏息的天然極地美景，冰島更是全球綠能國家中的模範生。得天獨厚的地理條件，讓冰島超過 99% 的電力都是依靠可再生能源，其中 73% 的電力源自水力發電，另 26.8% 則來自地熱能。在可再生能源，尤其是地熱能的開發應用技術上領先世界的冰島，在地發電厰不單是觀光旅游的賣點之一，更吸引了不少國外的投資入駐，以降低企業的碳足跡。

延伸閲讀：利用地球的熱情發電吧：深層地熱發電

通往「地獄」之門，也是推開科學新研究的大門

地熱能開發技術純熟的冰島，在 2009 年的一次鑽探中，卻遇到了意想不到的變故：原本想開挖深達 4500 公尺下的熱水，沒想到卻在 2100 公尺處挖到了一個岩漿庫^[註2]！這此的開挖位於冰島北部的 Krafla 火山口附近，一個較小火山口 Víti （冰島語中正是「地獄」之意）邊上。

大量的蒸汽與玻璃從鑽孔中噴湧而出，在鑽探套管報廢之前，還觀測到破紀錄的 900°C 高溫。原先的計劃被迫喊停，但科學家卻從中看到進行地科研究的大好機會。

這起事故，促成了克拉夫拉岩漿試驗臺（ Krafla Magma Testbed，簡稱 KMT）研究計劃的誕生。時隔多年籌備，這個備受矚目與期待的計劃，在國際大陸科學鑽探計劃（International Continental Scientific Drilling Program）與多個科研機構的支持資助下，終於於今年展開。這一次，科學家們帶著更堅實的鑽探工具，與明確的鑽研目標，要來敲開通往「地獄」的大門。

「我們曾去過火星，也到過金星，但我們從未觀測過地表下的岩漿。」意大利國家地理物理與火山學的研究主任 Paolo Papale 如是説道。

過去火山學家一直缺乏直接觀測地底岩漿的機會，只能仰賴地震儀、GPS 感測系統和雷達衛星，來推測岩漿的運動。儘管他們可以調查噴發到地表的熔岩，但這些已固化的樣本，早已失去大部分原本所含有的氣體。這些氣體是驅動火山噴發，影響岩漿原始溫度、壓力與成分的關鍵。

自 2009 年與這口岩漿井打交道以來，科學家確認它的脾氣相當溫和，並無噴發的太大風險，加上位處偏僻無人居住之地，因此非常適合進行研究。未來若從 KMT 取得新鮮熱辣的岩漿樣本，將可用來驗證過去科學家對於岩漿的認知是否屬實。

地底下的岩漿，揭開大陸形成的秘密

地球大部分海床，都是由玄武質熔岩^[註3]構成，冰島也不例外 。然而組成大陸地殼的花崗岩，卻是由另一種更粘稠、富有二氧化矽的流紋質岩漿而來，而 KMT 岩漿井底下的就是流紋質岩漿。

為什麽構成海床與大陸地殼的熔岩種類有所差異？科學家相信，探究以玄武岩為主要構成的冰島上的流紋質岩漿樣本，將揭秘這個地質科學中很基本，卻未解決的問題。

要長期監測岩漿井的溫度、氣壓、化學成分等參數，實實在在地挑戰人類科技的極限，因為靠近岩漿處的溫度可是超過攝氏一千度。鑽探團隊正測試各種能耐高溫及膨脹的器械，而科學家也在研發各種可抵抗高溫高壓的新型偵測器。

這些研究成果不僅能用於地球科學，有朝一日更可能造福太空探索，如被運用在登陸太陽系中環境最惡劣的金星上。

一口岩漿井，將成為世界重要的火山學中心

KMT 引領科技的創新，也為冰島的地熱能產業帶來突破的機會。越靠近熾熱的岩漿，利用地熱能發電的效率便會增倍，這麽一來便可減少為了滿足能源需求而開挖的地熱井數量，降低對周圍環境造成的衝擊。光是在 2009 年意外挖掘的這一口岩漿井，就具備可以供應一整個小鎮電力的潛能。

開挖岩漿井時，需要注入大量的水來冷卻與潤滑鑽頭，這個對火山系統進行擾動的過程，也提供科學家一個瞭解火山運動的絕佳觀測機會。進行鑽探後，地震波速度發生的改變，也可透露岩漿流動的範圍。透過探究這些細微的火山運動變化，科學家能更好預測火山的噴發，讓我們能建立更整全的火山預警系統。

「十年後，這裏將可能成為火山學的中心。」冰島地熱研究中心科學主管 Ottó Elíasson 這麽認為。觀察地底下流動的岩漿，就像在瞭解地球的脈動，可以告訴人類更多關於這顆星球的故事，更能帶領我們走向更多科學新的可能性。

註釋

1. 大西洋中洋脊（Mid – Atlantic Ridge，又稱中大西洋帶），是橫跨大西洋及北冰洋、大部分地區位於海底的山脈。
2. 岩漿庫（Magma chamber，又稱岩漿房），是地球表面下一至十公里處由熔岩和火山灰氣體形成聚集之處。由於其內的岩漿密度比周圍的母岩來得低，因此會產生使岩漿往上移動的浮力。如果出現可讓岩漿通往地表的管道，便會造成火山噴發。
3. 玄武岩（basalt），由基性岩漿噴發凝結而成，主要成分是矽鋁酸鈉或矽鋁酸鈣，是一種細粒緻密的黑色火成岩。玄武岩質熔漿被認為源自地球的上部地函。

延伸閱讀

• 火山帶來的挑戰

參考資料

1. Forget oil or water. In Iceland, well diggers seek to tap a volcano’s magma
2. VisitIceland – Geography of Iceland
3. VisitIceland – Renewable energy
4. Magma chamber
5. Krafla Magma Testbed
6. Rhyolite
7. Basalt

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