植物的智慧:从气味交流到地下网络

作者: 廖鑫凤

来源: 博物

发布日期: 2022-02-13 11:00:00

文章探讨了植物之间的交流方式,从气味交流到地下真菌网络,揭示了植物智慧的多个层面,包括如何通过气味和真菌网络进行信息传递和资源共享。

大家关注博物这么长时间了,估计都知道动物虽然不会说人话,但同类之间是可以互相交流的。但你可能不知道,不光动物,植物之间也是可以交流的!并且这已经不是什么新鲜事了。所以它们到底是怎么联系上的?在地上部分,植物是通过气味来交流的。如果你身处植物之中,那么周围已经是一片气味迷雾了,只不过你闻不到而已。只有在割草的时候,气味才足够浓烈到被人闻到——那其实是植物在发出求救、通知与预警的信号。

当割草机运作时,植物会以为自己被虫咬了,而且是爆发了大面积的虫害,因此触发防御系统,散发一波气味,提醒周围的植物有虫害来袭。一株草散发的气味能引发另一株草的连动,可能没过多久,周围的草皮在还没被割草机袭击之前,就形成了气味的连动,制造出一团气味云。茉莉酸甲酯可能就是其中关键的气味分子,它们挥发出来,充当植物之间交流的“语言”,被接收后,引发相邻植物的防御反应,迅速合成防虫物质。

气味确实是一种行之有效的交流语言,但它还是有几个缺点的。一是植物靠气味接受信息时,很很容易被杂讯干扰,就连风吹过都会干扰到它。二是一种植物散发的气味有可能被其他植物“窃听”。菟丝子这种寄生植物就靠着“窃听”植物的气味信号,发芽后很快就能搭上自己喜欢的寄主。如此看来,如果植物能够利用点对点的直连通道来交换信息,那效率可就高多了。

你别说,它们还真的可以~点对点的通讯通道,来自于植物的地下网络,而帮助植物组建地下网络、扮演通讯商角色的,则是真菌。

这其实算是个两者优势互补、实现共赢的过程——植物进行光合作用,给真菌提供碳源。真菌则利用地下广阔的菌丝网络,网罗出土壤中的水分与氮、磷等营养,交换给植物。两者共同演化了近四亿年,时至今日,绝大多数植物都已经发展出了自己的菌根网络。

植物与真菌组成的菌根网络,大大拓宽了根系的范围,相当于加了个外挂。一种植物的根系与真菌的联系有一定专一性,因此真菌就充当了同一种植物不同个体间的桥梁。这样一来,两者就相当于进入了一个局域网。理论上这样是可靠的,但这样的网管用么?它们之间有没有信号传送呢?

科学家利用番茄找到了信号传送的证据。他们将两株番茄都接种上同一种菌根菌,种在一起,中间用一个留有25微米的不锈钢板将两者分开,仅让菌丝互连。

接下来就要检测它们能否连网以及连网后是否有信号了。也很简单,研究人员给一株番茄接种了能感染它的病原菌,看它是否能将“病原菌入侵”的信号传给另一株。为了不让植物通过地上部分的传出信号,研究人员把感染的番茄地上部分用袋子套起来了。实验还有几个对照组。以保证在由共同菌根网络传送信号的每一步,都有相对应的阻断实验。结果是只有A组的信号完全传递出去了。

A组另一株番茄虽然没有被病原菌感染,但却与邻居共患难了——实验检测到它体内的一些防御性酶,还有能分解真菌细胞壁几丁质酶都被调动了起来。也就是说信号不仅传出去了,还引发了另一株番茄的反应。简直就是真菌网络,使命必达。

真菌为啥要帮植物连网呢?可能还是为了自己的利益——如果植物被感染后迅速蔓延开来,它也就没法从植物身上获取营养了。两者属于一荣俱荣,一毁俱毁的关系。

当然,真菌与植物组成的共同菌根网络在森林中更为庞大。网能发挥的作用也更大,你甚至可以说,是共同的菌根网络将森林连成了一个整体。在加拿大的针叶林中,科学家检测了森林中的共同菌根网络,发现一棵大树就像一个热点一样,最多能通过网连接到47棵树。除了传递信号外,它还兼职做物流——来自大树的营养会向同种植物的幼苗转移,尤其是被遮蔽的幼苗。这某种程度上也解释了为什么在被大树完全遮蔽的森林中,幼苗仍能生长。

森林中的共同菌根网络,箭头为大树形成的“热点”。细想想,这有点像《阿凡达》里构建的世界。现在我们对地下共同菌根网络的研究仍在持续,我们还处于知道植物做到了,但不完全清楚它们是如何做到的。相信植物连网这事在未来能给我们带来更多惊喜。也许,森林中还在传递着更多的秘密。

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