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刘军:植物的合作性

  • 作者:美文苑
  • 来源: 原创
  • 发表于2022-04-07 11:06:36
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  •   每天在院里走,发现竹子是聚集性(群居)植物,这样不仅可以使它们更加茂盛,也有利于抵御狂风暴雨的侵袭而不至于倒伏。我判断竹子的根也是连在一起的,虽然我看不到地下的情形,但可以想象竹子的根一定是盘根错节交织在一起的。

      后来我查了一下资料,竹子不叫根,而是一种地下变态茎——根状茎。特点为蔓生于土壤中,具有明显的节和节间,节上有小而退化的鳞片状叶,叶腋有腋芽,节上生有不定根。由于是茎,那么自然会生出枝条(就是腋芽形成的),竹笋就是幼年的枝条,等竹笋长成竹子,就貌似长出了一棵新植株,实际上只不过是老竹子生出的一个“枝条”而已,所以显然它们会连在一起。

      树根在地下的连接情况与我的想象和理解并不一样。对于树的细胞来说,并没有两棵树这样的概念。细胞自治的程度是非常高的。虽然细胞从功能上来讲是高度分化的,但这些细胞还是各干各的事,然后再与其周围其他的细胞交换生命物质、化学激素和带电离子。

      它不会知道,贴在它身上的其他细胞,是这一颗植物的还是其他植物的。细胞也并不关心这个。所以,当两个树根的表皮细胞接触得足够近时,它们就会互相交换生命物质,然后分裂直到长在一起。嫁接就是利用这个原理实现的。

      事实上,动物也有这种情况。如果我们把手指割破,然后两个手指捏在一起。等到伤口愈合之后,接触紧密的那个位置就长在一起了。细胞根本不关心相邻的细胞,是同一个手指的还是两个不同手指的。他们只是执着的进行着生命物质的交换。医学上会用这个现象做很多有用的事情。比如说植皮、植发,甚至还可以把我们的耳朵软组织放在皮肤下面培养,让我们可以长出一个新的耳朵来。

      植(动)物的种间合作是指两个或更多的种紧密合作。种间合作包括原始合作,互利共生和偏利共生。原始合作指两种生物共居在一起,对双方都有一定程度的利益,但彼此分开后,各自又都能够独立生活。这是一种比较松懈的种间合作关系。互利共生:两种生物生活在一起,互相受益,但彼此之间具有依赖性二者不可分离的这样一种关系,称互利共生。由于二者不可分开,所以又称专性共生。偏利共生亦称共栖,是两种都能独立生存的生物以一定的关系生活在一起的现象。偏利共生对其中一方有利,对另一方无关紧要,如附生植物与被附生植物之间的关系就是一种典型的偏利共生。附生植物如地衣、苔藓等借助于被附生植物支撑自己,可获取更多的光照和空间资源。

      共利共生则不同它们在一起,则可会互为利用,共生共荣,相德益彰。葡萄园里种紫罗兰,结出的葡萄会又大又甜;百合和玫瑰种养或瓶插在一起,可延长花期;山茶花、茶梅、红花油茶等与山茶子放在一起,可明显减少霉病;朱顶红和夜来香、山茶红葱兰、石榴花和太阳花、泽绣球和月季、一串红和豌豆花种在一起,双方都有利;松树、杨树和锦鸡儿在一起,都有良好作用;欧洲云杉同花椒都能很好地生活在一起,当它们的根紧宻交织在一起时,更能促进生长;洋葱和胡萝卜,它们发出的气味可驱逐相互的害虫;大豆与蓖麻相邻种植,蓖麻散发的气味能驱逐危害大豆的金龟子;英国科学家用根茎叶散发化学物质的莲线草与萝卜混作,15天内就长出了大萝卜;如果韭菜和甘蓝间行种植,就能使甘蓝的根腐病减轻,这是由于韭菜能产生一种浓烈的特殊的怪味,能驱虫杀菌。因此,韭菜常常是许多其它植物的好朋友;大蒜和棉花、大白菜等间行种植,大蒜所挥发出来的大蒜素,既能杀菌,又能赶走害虫。

      互利共生是不同种的两个个体间的一种互惠关系,可增加双方的适合度。互利共生发生在以一种紧密的物理关系生活在一起的生物体之间。例如,地衣就是藻类和菌类的共生体,藻类进行光合作用提供养分给菌类,菌类提供水分和无机质给藻类,如果把地衣中的藻类和菌类分开,两者都不能独立生活。食菌根是真菌菌丝与许多种高等植物根的共生体,真菌帮助植物吸收营养(特别是磷),并从植物中获得营养,若无菌根,许多高等植物就会生长不良甚至不能生存,多数藓类、蕨类、裸子植物和被子植物的组织或多或少都与真菌菌丝体交织在一起,各种植被的优势植物几乎都有明显的菌根,菌根联合在贫瘠土壤中尤为重要,实践中现已普遍在灌木和树木上接种菌根以帮助其进行联合。

      能从另一种中获得好处,但并未达到离开对方就不能生存的地步;另一些是专性的,专性互利共生也可分单方专性和双方专性。按共居状况分为外共生和内共生。清洁鱼或清洁虾在鱼类的体表,以吞食病灶组织和细菌等为生,兼为鱼类治病,这属于体外共生;鞭毛虫寄居在白蚁或其他动物的消化道里,消化纤维素供给宿主,宿主则为其提供营养和栖所,这属于体内共生。有些单细胞的藻类、细菌生活在原生动物的细胞内,并有物质交流,这属于胞内共生。胞内共生在进化论上有重要的意义。共生是一种更加密切的、结合比较牢固的种间合作关系。也有学者把共生称为互利或互惠。(参考《森林与人类》杂志2016年第6期《植物的“江湖”》)

      他感作用是德国学者H.Molisch于1937年提出的概念。他认为植物的他感作用就是一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质,对其他植物产生直接或间接的影响。这个概念得到了大多数研究者的赞成。这种作用是种间关系的一部分,是生存竞争的一种特殊形式,种内关系也有此现象。

      “寄生植物”大概属于偏利共生。绝大多数高等植物都能通过根系直接从土壤里或水中吸收水分和无机盐,同时又通过自身的光合作用,制造出自己生长发育所必需的有机营养。但是,有一部分高等植物生长发育所需要的营养物质必须从植物体内获得,这类植物就是寄生植物。寄生植物的植物体趋于简化,具有专性的固着、吸收结构--吸器。吸器穿过寄主的表皮、皮层而伸达寄主的维管束,使两者的维管束相联结。寄生植物可分为全寄生和半寄生两大类。

      全寄生的植物,其生长发育所需要的水分、无机盐和碳水化合物,全部从寄主体内获得。旋花科的菟丝子是一种典型的寄生植物,菟丝子常寄生于豆科、菊科、藜科等草本植物上,对大豆危害最严重。菟丝子叶子退化,维管束与寄主植物的维管束相联结,完全由寄主供给水分和养料;肉苁蓉、锁阳都是多年生肉质草本植物,叶子则退化成小鳞片,无叶绿素,茎肥大肉质,喜欢寄生在沙生植物的根上;列当,玄参目列当科多年生寄生草本,多寄生在菊科蒿属植物的根部;大花草,大花草目大花草科寄生草本植物,无根、茎、叶,以丝状体寄生,为世界上最大的花。

      半寄生植物的体内含有绿色组织,能进行光合作用,制造有机营养物质,但是水分和无机盐的获得要依赖于寄主植物。桑寄生、槲寄生,均为檀香目,为常绿寄生小灌木,叶子含有叶绿素,可以进行光合作用,产生自己需要的有机营养物质,但水分和养料需从寄主中吸取;檀香,一种半寄生常绿乔木,它叶子能进行光合作用而满足不了自己的需求,便从根系上长出一个个圆形吸盘,吸取相思树、长春花和长叶紫珠等植物根部的营养;大独脚金,玄参科玄参科半寄生植物,常寄生在禾本科植物根上。

      植物之间也有信息交流,也保持着通话。对植物而言,铺设通讯系统,最好就近取材、就地取材。虽然植物没有神经元,但它们可以合成海量的、结构不同、活性不一的化学分子,后者即可以打造为信息的载体。一句话,植物间的交流,母语是“化学语言”,第二外语才是“声波语言”。

      先说母语。去植物细胞的膜上看看吧,那里遍布着可以结合化学分子的蛋白受体。它们就是一扇扇城门,化学信使取道于兹,一路或三百里加急、或六百里加急把消息传递到细胞核。当然,小分子化合物,如,萜类/半萜类化合物也可以经由气孔,直接进入细胞内部。紧接着,基因组将启动或关闭特定基因,然后将令一出,特定位置的特定细胞的特定代谢发生改变——这就叫“运筹帷幄之中,决胜千里之外”。

      典型的植物帝国通讯范例,是这样运作的(以玉米为例):两棵玉米做邻居,一个生长过盛,自家叶子挤到了另一棵玉米“身上”。这时,后者可把叶面上的机械刺激,转换为根上的化学语言,说给前者对根“听”,邻居玉米“愧而退”,转向别的地方开疆拓土。当把受过机械刺激的玉米液体培养基,再拿来培养另一棵玉米幼苗时,后者的根“迟疑不前”,好像知道此地已被同类扎根。

      2022年4月4日

    【审核人:站长】

      标题:刘军:植物的合作性

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