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植物的养分竞争策略——合作才能共赢
作者: 千烟洲站 更新时间: 2023-01-26

自然界植物的生存不仅需要充足的阳光,通过光合作用生产有机物质,还需要获取充足的养分(包括氮磷钾和很多微量元素),保证光合作用和其他生理功能的正常进行。养分主要通过根系幼嫩的尖端部分(通常叫吸收根)从土壤中获取。在土壤养分充足的情况下,每棵植物都能获得保证,可以无忧无虑地生长。但是当养分不足时,植物就会绞尽脑汁想方设法以获取更多养分。有的植物吸收根长得更细一些,有的分叉更多些,通过扩大根-土接触的表面积获取更多养分;然而,有些植物则会通过合作提高竞争力,比如,根系与真菌结合形成菌-根共生体,其中根系为真菌生长提供有机物质能量,由于菌丝比吸收根要纤细得多,因此同样多的有机物质会长出很多很长的菌丝,真菌则通过这些菌丝的快速伸长获取更远处的养分回馈给根系,实现互利共赢。比如,马尾松和湿地松就是通过菌-根结合这种方式来适应环境的。

那么,在遇到外界强烈竞争的情况下,比如在这些松树林里栽上更多的阔叶树,这两个树种会怎么应对营养的竞争呢?

近期,科学家通过对吸收根生长、外部形态、结构、化学成分、真菌侵染情况等研究,发现了其中的秘密。当外来阔叶树种闯进松林以后,马尾松和湿地松都会强化养分竞争,但这两个树种的方式却明显不同。马尾松更相信自己,把更多的有机物质分配给根系自己使用,增加根系长度、分枝数、生物量等来占据更大的土壤空间(“根系策略”),而不太注重与真菌合作的强化;湿地松则采取不同的策略,主要通过加强与真菌合作,将更多的有机物质输送给真菌来促进养分获取(“真菌策略”),显著强化了与真菌的合作,共同面对竞争,使得湿地松养分获取能力显著提高,实现了合作共赢。结果,阔叶树植入松树纯林之后,湿地松的生长更快了,而马尾松生长则明显下降了。

这个研究结果说明,在面对竞争压力时,应对策略非常重要。湿地松在应对种间竞争时,依然选择相信伙伴,加强合作,团结起来共同提高竞争力,实现了合作共赢;但马尾松则比较保守,受到种间竞争时,选择更相信自己,忽视了强化合作伙伴的重要性,结果导致竞争力明显不足,生长受到严重影响。可见,聪明的植物也懂得合作共赢的道理。


                                                                                                                                                           杨风亭 王辉民  供稿

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