根系世界,“隐秘角落”里的生存智慧(上) 成长的烦恼(三)

时间:2021-04-02

秋西

地球上大约有30万种植物,我们大多数人所见到的恐怕只是冰山一角。春去秋来,我们很容易观察到植物地上部分的花朵或绿叶,却很少留意植物地下部分—根的故事,以至于它们甚至被冠以“丑陋”的刻板印象。

如果大家真的这样想,那实在是低估了根在植物生存之战中的精彩表现了。因为大家从课堂上能够学到关于植物根的知识,大概是当植物由水生过渡到陆生时,需要通过根从土壤中吸收水分和矿物质。但这其实只是根的最基础功能。事实上,生活在不同环境中的植物,它们的根也同样进化出了不同的生存智慧,在地下不为人知的“隐秘角落”发挥着自己的作用。

森林里的“互联网”——菌根网络

真菌根系网络

●技能

万“木”互联,传递物质与信息。

森林,是一个神奇的地方,里面生活着大大小小、形形色色的生物,但一片森林并非像你看到的那样沉默。植物们用它们的根系接入“互联网”,时刻进行着信息交换,或许还进行一桩桩“网络交易”。而为植物們提供平台的“中间商”,就是真菌家族成员。

关于真菌究竟算不算植物的争论,在生物学界持续了很多年,目前主流观点是将真菌划分到与动物、植物并列的新界——真菌界中。不过这并不妨碍真菌家族与森林里的植物们成为双赢的合作伙伴。

真菌家族用它们的菌根,在肉眼看不到的地下,建立了一套错综复杂的菌根网络,这个网络将整个森林连接在一起。而森林里的几乎每一棵植物,都通过它们的根接入这个网络。而在这个网络里,植物们可以做这些事:

营养交换

真菌无法进行光合作用,但是它们遍布土壤的菌根能够吸收大量的氮和磷,它们把氮和磷提供给植物的根,以此交换植物通过光合作用生成的碳水化合物。同时,不同的植物之间还可以通过菌丝网络相互输送养料和碳水化合物等。

信息传递

尽管现在还不太明确具体机制,但是科学家们已经发现了植物之间可以通过菌丝网络传递简单的信息,尤其是受到威胁时的警告信号。例如当一棵植物正在遭受害虫侵害时,与它邻近的其他植物尽管还没遭遇到害虫,但同样会激发其针对该害虫的免疫反应。

身份识别

森林地下的这些菌根网络还具有帮助植物们识别近亲“兄弟姐妹”的身份验证功能。在之前我们曾讲到在热带雨林中,冠层高大的大树占据绝大多数阳光资源,让小树苗难以生存。但是借助菌根网络,许多小树能够从自己家族的母树那里获取碳水化合物。近亲植物之间也能通过菌根网络优先共享资源。

沙漠里的守望者——梭梭树

梭梭树根

●技能

吸水固沙,阻止水土流失。

在强风呼啸、黄沙堆积而成的茫茫沙漠,水无疑是最稀缺的资源。但是仍然有植物能在这样的环境里顽强生存,要在这种干旱少雨的沙漠环境中活下来,一是要留得住水分抗干旱,二是要扎得牢固抗风沙。所以这里的植物们,它们的根系又有着与众不同的绝技。其中的佼佼者,就是梭梭树。

梭梭树是我国西北部荒漠地区的众多植物之一。为了适应干旱的环境,每一株梭梭树除了将叶子退化成鳞片状来减少蒸腾面积外,还具有非常庞大的根系,这是它在沙漠里赖以生存的基础。

梭梭树的垂直根可达9米以上,水平根更是可以分布到10米以外,与地面上低矮似乎毫不起眼的茎干和树叶相比,它们地下发达的根系堪称蔚为壮观。这样一来,这些发达的根系不仅扩大了吸收水分和养分的范围,当它们连成片时,还可以阻挡风沙和牵制沙丘的流动。

因此,梭梭树也被誉为“阿拉善荒漠植被之王”,它凭借极强的抗旱能力,同其他荒漠植物一起守护着荒漠王国,维持着自然和生态平衡。

只长根系的地下“食人花”——非洲白鹭花

非洲白鹭花根

●技能

寄生、吸取其他植物营养。

在干旱缺水的荒漠地区,也不仅是有梭梭树这样为维持自然和生态平衡做出贡献的“正能量”植物。还有一类植物,却是把它们的根当成寄生“吸血”的武器,完全依靠“剥削”其他植物为生。非洲白鹭花就是其中的典型。

非洲白鹭花是一种生长在非洲南部沙漠地区的寄生植物,它完全没有茎叶。只有粗大的根系,而且它的根上长满了密密麻麻的瘤,看上去像怪兽的触手一样。它喜欢用自己的根侵入到周围的大戟属植物的根上,从中汲取营养供自己生长,直到它“剥削”了足够的养分后,这些根上便会萌发出花蕾,并散发出剧烈的恶臭味。

值得一提的是,非洲白鹭花的花朵同样是它“吸血”的武器,只不过这次它的对象不再是大戟属植物,而是食腐类昆虫。它的花朵是以腐臭味吸引昆虫前来觅食的死亡陷阱,当昆虫们被困在花朵里最终死亡后,它们尸体的有机物会变成非洲白鹭花的养料。

光合作用是绿色植物(包括藻类)通过吸收光能,把二氧化碳与水合成为碳水化合物等富能有机物,同时释放出氧气的过程。其包括光反应、暗反应两个阶段。叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所。你知道叶绿体是如何工作的吗?

光合作用示意图

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