在通往智利北部中部弗雷·豪尔赫国家公园（Fray Jorge National Park）的崎岖道路上，你会被沙漠环绕。该地区年降雨量不足六英寸，干旱的地形更像是美国西南部的荒地，而非亚马逊雨林的葱郁景观。然而，随着道路爬升，情况发生了不可思议的转变。这里海拔 1,500 到 2,000 英尺高的沿海山顶上，点缀着生机勃勃的雨林，每片覆盖多达 30 英亩。树木高耸入云，高达 100 英尺，蕨类植物、苔藓和凤梨科植物装饰着它们的树冠。接着是第二个转折：当你下车，沿着一条上升的小路从灌木丛走向森林时，突然开始下雨了。这不是来自头顶天空的云层降雨，而是从树冠上滴落的雾气。这些树木从空气中汲取水分的效率极高，雾气为它们提供了所需全部水分的四分之三。
了解这些散布在崎岖沙漠中的“口袋雨林”以及它们如何在荒漠中生存，已经成为一小群科学家毕生的工作。这些科学家现在才开始完全领会弗雷·豪尔赫的第三个也是最深刻的惊喜：这里的树木不仅仅是“喝”雾气，它们也“吃”雾气。
弗雷·豪尔赫位于一条绵延 600 英里、一直延伸到智利南端的广阔雨林带的北端。在这个区域更南部的地区，森林更湿润、更茂密、更连贯，但仍然依赖雾气来度过干燥的夏季。纽约米尔布鲁克生态研究所（Cary Institute of Ecosystem Studies）的生态系统科学家凯瑟琳·C·韦瑟斯（Kathleen C. Weathers）研究雾气对森林生态系统的影响已有 25 年，她仍然无法完全相信它的运作方式。“走进雾气森林，你就能清楚地知道你进入了一个非凡的生态系统，”她说。“树木、叶子、苔藓和凤梨科植物为了收集空气中悬浮的微小水滴而产生的适应方式是无与伦比的。”
这里的每一个生物都尽了一份力。苔藓和地衣像海绵一样吸收空气中的水分。树叶的朝向是为了最大程度地接受迎面而来的雾气，而不是阳光。枯叶堆积在树枝的叉处，形成了小块的土壤，蕨类植物、苔藓和凤梨科植物就在其中生长。树木会长出延伸到这些寄居者群中的根，以提取它们那份水分。鸟类、甲虫和其他寻找水源的生物在夏季干旱时会迁入森林。鸟类和蝙蝠随后会传播这些非凡植物的种子和花粉。
更令人惊叹的是，弗雷·豪尔赫的树木不仅从雾气中获取水分，还获取养分。韦瑟斯和她的同事们发现，源自地球上一些最肥沃的近海海域的雾气，携带着必需的氮以及磷、钙、硫等其他肥沃养分。哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的海洋学家阿吉特·苏布拉马尼亚姆（Ajit Subramaniam）表示，雾滴中含有高浓度的这些养分，并将这种维持生命的物质输送到高高的山上。“大多数养分是从陆地流向海洋，而不是从海洋流向陆地，尤其是以这样的数量。这几乎是违反直觉的，”苏布拉马尼亚姆说。
韦瑟斯和她的同事们认为，如果没有来自海洋的雾气，弗雷·豪尔赫的雨林可能会饿死。
尽管地形常常显得茂密，但雨林土壤通常养分贫瘠，与美国中西部能够支持大多数农业的土壤相比更是如此。雨林中密集的大量植物在土壤养分方面进行激烈竞争，而充沛的水分会将其余的养分冲走。这也是为什么来自雾气的养分，尤其是氮，对智利“口袋雨林”如此重要。
韦瑟斯于 20 世纪 80 年代末首次来到智利，并在温带雨林带的南端区域工作了十多年，包括蓬塔阿雷纳斯、百内国家公园和奇洛埃岛。最近，她加入了一个在北部弗雷·豪尔赫的智利合作者团队，因为她想在一个气候更加干燥的森林中工作，这样雾气的影响就能与降雨的影响更清晰地区分开来。“要了解雾气如何维持森林，就不能在一个除了雾气之外，每年还有六米（20 英尺）降雨量的地方，”她说。
这些雾气是巨大的全球性过程的局部结果，其中并非所有过程都完全了解。韦瑟斯召集了不同学科的科学家来破译这一自然系统。智利沿海低洼地区受到平流雾的影响，即温暖的海洋空气在到达陆地前会经过一片冷水域。智利海岸外的冷水带是由洪堡洋流（Humboldt Current）产生的，这是一股缓慢向北流动的洋流，沿着南美洲太平洋海岸，从智利南部一直延伸到赤道，全长超过 3,000 英里。温暖的空气从凉爽的海洋蒸发水分，夜间吹向陆地的风有助于将形成的雾气吹入内陆。
洪堡洋流向北流，并向西弯曲。这使得水离开海岸，引起上升流，将来自海底的寒冷、富含养分的深层海水带到海面，那里滋养着无数的微生物和藻类。这些水域是地球上生产力最高的海洋生态系统之一。但最近发现它们与陆地共享养分是出乎意料的。韦瑟斯认为，“风浪将表层浮沫卷入空中，然后可能被卷入进入内陆的雾气中。”她说，雾水的养分或污染物浓度可以是雨水的 5 到 300 倍。
人类污染物——而非自然养分——是促使科学家们开始研究雾气化学的第一个原因。在 1948 年唐诺拉（Donora）和 1952 年伦敦发生致命的烟雾事件后，20 世纪 80 年代，美国的研究人员发现雾气加剧了酸雨的损害，再次引起了人们对雾气的关注。韦瑟斯和其他科学家确定，云和雾是酸性和其他污染物的主要载体，即使将它们输送到新罕布什尔州怀特山和斯莫基山脉国家公园等偏远地区。研究人员意识到，各种形式的湿度的酸度导致森林生长缓慢和损伤。“虽然云层带来的水分可能不像雨水那么多，但它们携带的污染物却多得多，”韦瑟斯说。雾本质上是地面的云，因此它可以将污染物转移到植被上，而无需降雨。
然后，科学家和政策制定者需要了解受污染的云和雨的酸度与原始环境中的酸度相比如何。由于缺乏工业化前美国雨水中通常含有哪些物质的详细历史记录，研究人员决定测量“次优”的替代品：世界上最偏远地区的未受污染的雨水。这促使韦瑟斯组装了一整套雾气采样设备，并前往智利南部，那里拥有当时测量到的最干净的雨水。她和她的同事们发现，即使在那里，雾气也是酸性的，尽管远不如当时美国东部的雾气那么酸。雾气中含有的氮也比预期的要多。韦瑟斯想知道它来自哪里，这引发了一项最终发现了源自洪堡洋流的雾气的关键水分和养分作用的探索。
智利天主教大学（Universidad Católica de Chile）的森林生态学家胡安·阿尔梅斯托（Juan Armesto）是韦瑟斯（Weathers）的合作者，他说，智利现代沿海雨林代表着曾经连接亚马逊盆地的连绵森林的碎片。在过去 500 万到 2500 万年间，由于安第斯山脉的巨大隆起，这些森林逐渐发生了变化。当安第斯山脉尚未完全隆起时，这片森林从东到西一直延伸，许多动植物物种在山脉两侧都有近亲，这证明了这一点。随着时间的推移，智利树木演化出了特殊的枝条系统来捕捉雾气，因为它们需要从空气中获取养分。“如果你是为了捕捉雾气而存在，那么高度不如枝条重要，”阿尔梅斯托说。
美国也存在与智利雨林类似的现象。弗雷·豪尔赫附近的沿海地区沐浴在温和的地中海式气候中，类似于加利福尼亚著名的沿海红杉林，那里的夏季干旱期很长。尽管位于不同半球，物种也大不相同，但这两个森林系统有一个重要的共同点：它们都沿着正面有高生产力海洋系统（洪堡洋流和加利福尼亚洋流）的沿海山脉。
当大片雾气侵入这些森林时，树冠通过伸入空气中的树枝、树叶或针簇来拦截风驱动的水滴。在大多数树木中，汁液从根部向上通过树干流向树枝和树叶。但加利福尼亚沿海红杉林的研究表明，在雾气事件期间，汁液有时会反向流动，捕获的水分从大气进入叶片，然后向下通过树枝——这可能在智利也发生。雾气可能通过弄湿叶片来帮助维持树木，防止内部水分蒸发到空气中。
追踪氮的迁移要困难得多，但阿尔梅斯托和韦瑟斯认为，雾气输送的氮对智利沿海雨林的生存也至关重要。“这些森林从落叶层中回收大量养分，而且它们会保留树叶好几年，而不是每年秋天都脱落，”阿尔梅斯托说。“这些过程有助于保留森林吸收的大量养分，但新鲜养分的主要来源是雾气。”
研究人员仍在试图量化从雾气和其他来源（如雨水）获得的氮的比例。但韦瑟斯认为，雾气为智利沿海森林输送了大量的氮，而这些森林的生长受到这种关键养分缺乏的限制。
雾气森林是衡量环境各个方面（包括大气运动、洋流、污染物和养分）的敏感指标。因此，气候变化对弗雷·豪尔赫和其他世界各地的雾气森林构成了特殊的危险。例如，空气和海平面温度的变化可能会降低雾气的频率。它还可能抬高雾气基线，使生命之雾高过这些干渴森林依附的山脉。
加州大学伯克利分校（University of California at Berkeley）整合生物学教授托德·道森（Todd Dawson）表示：“记录有限，但根据我们过去 50 年的数据，降雨变得更加多变。“‘雾日’的长度已从 14 小时以上缩短至约 11 小时。”道森说，“雾气的频率和数量的变化可能产生重大影响，对成熟树木影响不大，但对幼树和树苗影响很大。这可能对新一代森林产生深远的影响。”
在智利温带雨林中，阿尔梅斯托也看到了类似的脆弱性。气温升高可能会影响智利的逆温层，即覆盖在雾气之上并将其限制住的暖空气层。它还可能改变沿海上升流及其输送的养分。因此，气候变化可能会影响雾日频率或改变雾区的海拔。“变暖应该意味着雾气更多，但这并不意味着会有更多的雾气输送到森林，”阿尔梅斯托说。
综上所述，雾气森林是观察环境变化警示信号的好地方。“雾气森林生活在边缘，因此是重大环境变化的预兆，”韦瑟斯说。但它们也是独特适应性强的环境。回溯 250 年，对智利雾气森林树木年轮的研究表明，尽管经历了厄尔尼诺（El Niño）周期产生的一些极端干旱时期，雨林仍能产生新的植物。红杉林也经受住了同样的周期。弗雷·豪尔赫和其他地方在面对干旱时表现出的韧性，是否能帮助这些森林在下一次气候变化中生存下来？
雾气森林不仅是了解自然系统敏感性的地方，也是令人惊叹地观察这些系统如何相互作用和适应的地方。“这里的大气、它所含的水分以及依赖这些事物的生物之间存在着一种你可以看到、感觉到、闻到的联系，这种联系在自然界中很少以如此生动的方式呈现，”韦瑟斯说。
这也许是弗雷·豪尔赫最后的转折：走进这片雾气缭绕的森林，才能真正清晰地认识到自然的奥秘。
