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奇妙的植物共生現(xiàn)象

2014-09-10 07:22陳博君
百科知識 2014年4期
關(guān)鍵詞:根瘤菌榕樹蘭花

陳博君

在漫長的自然演化進程中,生物之間的關(guān)系日漸變得復(fù)雜而微妙,其中,共生就是一種非常奇妙的現(xiàn)象。共生現(xiàn)象的形式很多,根據(jù)共生物種間的利害關(guān)系,大致可分為共棲、共生、附生等。

對于??托〕篝~、鯊魚和吸盤魚等海洋動物之間的共生現(xiàn)象,大家已經(jīng)耳熟能詳了;但是你可能不知道,共生現(xiàn)象不僅存在于動物之間,神秘的植物王國里也有不少有趣的共生現(xiàn)象。

共棲 抵擋病蟲害

在我國內(nèi)蒙古興安盟阿爾山市浩瀚無邊的林海之中,生長著許多興安落葉松和樟子松。有意思的是,但凡在松樹密集生長的地方,一定也會伴生相當(dāng)數(shù)量的山楊。這種奇妙的松楊共棲現(xiàn)象,讓許多游客既好奇又不解:為什么這里的松樹和楊樹總會長在一塊兒呢?

這要從楊樹說起。楊樹是一種易受細(xì)菌、真菌和害蟲侵襲的樹木,一旦感染了細(xì)菌或真菌,成片的楊樹林就會爆發(fā)大規(guī)模的黃粉病、黑斑病或潰瘍??;同時,天牛、地蠶、蚜蟲、紅蜘蛛等許多害蟲,也會對楊樹造成危害。在人工培育的楊樹林中,人們會通過控水、選種、誘殺或使用農(nóng)藥來消滅病蟲害,保護楊樹的健康生長;但是,在自然環(huán)境中,失去了人類庇護的楊樹,要怎樣來抵御各種病害蟲的侵襲呢?與松樹共生,就是楊樹通過長期自然演化選擇的一種自我保護手段。

楊樹與松樹的共生之所以能夠使楊樹避開病蟲害,與一種名為“芬多精”的神秘物質(zhì)有關(guān)。蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)的杜金博士在實驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)高等植物受傷時,其花、葉、根、芽等組織的油脂會分泌出一種濃香的揮發(fā)性有機物,這種物質(zhì)能殺死細(xì)菌和真菌,防治林木中的病蟲危害并抑制雜草生長。他將這種揮發(fā)性的有機物稱為“芬多精”,其字面含義就是“植物殺菌素”。

正因為擁有了特殊的植物殺菌素,松樹不僅使自身具備了強大的防蟲抗病能力,而且還在自己的身邊筑起了一道看不見的安全屏障,對生存在周邊的其他植物產(chǎn)生了一種保護作用,“松楊共生”現(xiàn)象便由此產(chǎn)生。

植物殺菌素除了使松樹和楊樹“結(jié)盟”外,還使其他不少植物間也形成了很好的共棲關(guān)系。比如,大蒜分泌出的植物殺菌素“大蒜素”可以驅(qū)離危害棉花的棉芽蟲,因此,棉花與大蒜就成了“好鄰居”;韭菜亦能成為大白菜的“衛(wèi)士”,因為大白菜易患根腐病,而韭菜根分泌出的殺菌素恰好是治愈根腐病的特效良藥;番茄與甘藍(lán)也能形成類似的共生關(guān)系,因為番茄分泌的殺菌素可以讓危害甘藍(lán)的菜粉蝶聞風(fēng)喪膽,望而卻步。

共生 攜手促高產(chǎn)

玉米和大豆是兩種重要的糧食作物。在我國很多農(nóng)村地區(qū),人們喜歡將這兩種農(nóng)作物套種在一起。你可別簡單地以為,農(nóng)民這么做的目的只是為了節(jié)省土地和提高土地的利用率。其實,把玉米和大豆套種在一起,還有一個更奇妙的結(jié)果,就是能夠同時提高玉米和大豆的產(chǎn)量,有效達到增收的目的。

為什么玉米和大豆能夠相互促進產(chǎn)量呢?奧妙就在于大豆的根部長有一種根瘤菌。根瘤菌是一種長有鞭毛的桿狀細(xì)菌,能從豆科植物的根毛侵入根內(nèi),形成根瘤。這種根瘤不僅能夠從周圍土壤中吸取它所需要的養(yǎng)料和水分,還能把空氣中的氮吸收起來,固化成植物所需的氮肥,尤其是滿足植物葉片生長的需要。大豆供給根瘤菌碳水化合物,根瘤菌供給大豆氮素養(yǎng)料,所以,根瘤菌和大豆本身也是一種互利共生的關(guān)系。

因為擁有根瘤菌而能夠制造大量氮素養(yǎng)分,大豆又受到了其他植物的歡迎,能與其他植物形成另一種植物之間的共生關(guān)系。例如,玉米的葉片又多又大,特別需要氮素,將大豆與其套種在一起,玉米就能從大豆那里獲得足夠的氮素養(yǎng)分;玉米也會通過自己的根毛,把不需要的營養(yǎng)物質(zhì)及時地分泌到土壤里去,從而滿足大豆根瘤菌的營養(yǎng)需求。于是,長在一起的大豆和玉米不僅不會因爭奪營養(yǎng)而發(fā)生爭斗,還能攜手共同獲得增產(chǎn)。

類似的共生促高產(chǎn)現(xiàn)象,在其他豆科植物中也廣泛存在。比如豌豆、蠶豆、紫云英、苜蓿等的根部,也都會產(chǎn)生根瘤菌。因此,在很多農(nóng)村地區(qū),人們除了將玉米與大豆套種外,還會在桑田里套種苜蓿,在瓜地里套種豌豆,在果園里套種蠶豆,在草莓大棚里套種扁豆,在大蒜等蔬菜地里套種大豆……五花八門的套種,其實萬變不離其宗,都是利用根瘤菌的固氮作用進而形成一種植物共生現(xiàn)象。

附生 高攀才美艷

在廣西昭平縣城的社王公,有一株奇特的古榕樹,每當(dāng)春天來臨,這棵榕樹就會發(fā)出陣陣怡人的清香,令人嘖嘖稱奇。榕樹怎么會有花香呢?原來,在高高的古榕樹樹干上,攀生著一株被人們譽為“古榕神花”的蘭花,古榕與附生的蘭花形成了一種微妙的共生關(guān)系。

有人認(rèn)為,附生在古榕樹上的蘭花是一種寄生植物,它是靠吸取古榕樹的養(yǎng)分而生長的,這種寄生關(guān)系對寄主——古榕樹是一種傷害,如果寄生植物過多,甚至?xí)斐杉闹魉劳?。其實,這種觀點是不對的,攀生在古榕樹上的蘭花并不是寄生植物,而是附生植物,古榕樹僅僅是附生蘭花的立足點。只有借助古榕樹高大的身軀生長在高處,蘭花才能避開森林底層濃密的樹蔭,獲得充足的陽光和雨露,從而招來鳥類和昆蟲為它傳播花粉,讓風(fēng)把它的微小的種子散播到遙遠(yuǎn)的地方進行繁衍。

這種附生蘭花適應(yīng)能力特別強,它們的根部無須,是肉質(zhì)化根,根本無法直接從古榕樹身上汲取營養(yǎng),攀生在高大的古榕樹上,還有一個重要的目的就是吸取空中的水分,并從水分中吸收溶解在雨水中的有機物質(zhì)。另外,蘭花的根和葉片之間還長有肥厚的鱗狀莖,這是它的貯水器官,用來貯存和補充自身生長所需的水分。當(dāng)然,蘭花的根部也會吸取古榕樹樹皮裂隙中的腐殖質(zhì),但這對古榕樹其實并無傷害。因此,附生的蘭花不僅對古榕樹無害,還會為古榕樹的樹干帶來水分的滋養(yǎng),它們之間是一種互惠互利的共生關(guān)系。

類似的附生現(xiàn)象在世界各地相當(dāng)普遍。在南美洲廣袤的叢林中,色彩繽紛的熱帶蘭一般都攀生在大樹之上。當(dāng)年,達爾文在巴西熱帶雨林中看到長在樹上的蘭花,感到十分驚奇,稱之為“奇妙美麗的寄生花”。于是,熱帶蘭花又常被人們稱為“寄生蘭”。寄生蘭品種繁多,體態(tài)不同,花形各異,香味清幽,色彩繽紛。在不同的緯度長著不同的蘭花,有的體大如盆,有的小如指甲。這些蘭花的共同特點是:根部均為肉質(zhì)粗根,葉片都非常厚實,因為常年附生在樹干上,普遍比較耐旱;它們與寄主之間的關(guān)系,就是一種附生的共生關(guān)系。

【責(zé)任編輯】趙 菲

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