奇妙的植物共生现象

12-27 生活常识 投稿:望风雨满楼
奇妙的植物共生现象

 

 在漫长的生物演化进程中,生物之间的关系日渐变得复杂而微妙,其生就是一种非常奇妙现象。共生现象的形式很多,根据共生物种间的利害关系,大致可分为共栖、共生、附生等。

 对于海葵和小丑鱼、鲨鱼和吸盘鱼等海洋动物之间的共生现象,大家已经耳熟能详了。但是你知道吗,共生现象其实不仅存在于动物之间,神秘的“植物王国”里也有不少有趣的共生现象。

 共栖,抵挡病虫害

 在内蒙古兴安盟阿尔山市浩瀚无际的林海之中,生长着许多兴安落叶松和樟子松。有意思的是,但凡在松树密集生长的地方,一定也会伴生相当数量的山杨。这种奇妙的松杨共栖现象,让许多游客既好奇又不解:为什么松树和杨树总会长在一块儿呢?

 这要从杨树说起。杨树是一种易受细菌、真菌和害虫侵袭的树木,一旦感染了细菌或真菌,成片的杨树林就会爆发大规模的黄粉病、黑斑病或溃疡病,同时,天牛、地蚕、蚜虫、红蜘蛛等许多害虫也会对杨树造成危害。在人工培育的杨树林中,人类会通过控水、选种、诱杀,或使用农药来消灭病虫害,保护杨树的健康生长。但是在自然环境中,失去了人类庇护的杨树,要怎样来抵御各种病害虫的侵袭呢?与松树共生,就是杨树通过长期自然演化选择的一种自我保护手段。

 杨树与松树共生能避开病虫害,与一种名为“芬多精”的神秘物质有关。前苏联列宁格勒大学的杜金博士在实验中发现,当高等植物受伤时,其花、叶、根、芽等组织的油脂会分泌出一种浓香的挥发性有机物,这种物质能杀死细菌和真菌,防治林木中的病虫危害和抑制杂草生长。他将这种挥发性的有机物称为“芬多精”,其字面含义就是“植物杀菌素”。

 正因为拥有了特殊的植物杀菌素,松树不仅使自身具备了强大的防虫抗病能力,而且还在自己的身边筑起了一道看不见的安全屏障,对生存在周边的其他植物产生了一种保护作用,“松杨共生”现象便由此产生。

 植物杀菌素还使其他不少植物也结成了很好的共栖关系。比如大蒜分泌出的植物杀菌素“大蒜素”,可以驱离危害棉花的棉蚜虫,因此棉花与大蒜就成了“好邻居”;韭菜亦能成为大白菜的“卫士”,因为大白菜易患根腐病,而韭菜根分泌出的杀菌素,恰好是治愈根腐病的特效良药;番茄与甘蓝也能形成类似的共生关系,因为番茄分泌的杀菌素可以让危害甘蓝的菜粉蝶闻风丧胆,望而却步。

 共生,携手促高产

 玉米和大豆是两种重要的粮食作物。在我国很多农村地区,人们喜欢将这两种农作物套种在一起。你可别简单地以为,农民伯伯这么做的目的,只是为了节省土地,提高土地的利用率哦。其实,把玉米和大豆套种在一起,还有一个更奇妙的结果,就是能够同时提高玉米和大豆的产量,有效达到增产的目的。

 为什么玉米和大豆能够相互促进产量呢?奥妙就在于大豆的根部长有一种根瘤菌。根瘤菌是一种长有鞭毛的杆状细菌,能从豆科植物的根毛侵入根内形成根瘤,这种根瘤不仅能够从周围土壤中吸取它所需要的养料和水分,还能把空气中的弥离氮吸收起来,固化成植物所需的氮肥,尤其是满足植物叶片生长的需要。大豆供给根瘤菌碳水化合物,根瘤菌供给大豆氮素养料,所以根瘤菌和大豆本身也是一种互利共生关系。

 同时,因为拥有根瘤菌而能够制造大量氮素养分,大豆又受到了其他植物的欢迎,能与其他植物形成另一种植物之间的共生关系。例如玉米,叶片又多又大,特别需要氮素,将大豆与其套种在一起,玉米就能从大豆那里获得足够的氮素养分。与此同时,玉米也会通过自己的根毛,把不需要的营养物资及时地分泌到土壤里去,从而满足大豆根瘤菌的营养需求。于是,长在一起的大豆和玉米不仅不会因争夺营养而发生争斗,还能携手获得共同的增产。

 类似的共生促高产现象,在其他豆科植物中也广泛存在。比如豌豆、蚕豆、紫云英、苜蓿等的根部,也都会产生根瘤菌。因此,在很多农村地区,人们除了将玉米与大豆套种外,还会在桑田里套种苜蓿、在瓜地里套种豌豆、在果园里套种蚕豆、在草莓大棚里套种扁豆、在大蒜等蔬菜地里套种大豆……五花八门的套种,其实万变不离其宗,都是利用根瘤菌固氮作用而形成的植物共生现象。

 附生,高攀才美艳

 在广西昭平县城的社王公,有一棵奇特的古榕树,每当春节来临,这棵榕树就会发出阵阵怡人的清香,令人啧啧称奇。榕树怎么会有花香呢?原来,在高高的古榕树干上,攀生着一株被人们誉为“古榕神花”的兰花,古榕与附生兰花形成了一种微妙的共生关系。

 有人认为,附生在古榕上的兰花是一种寄生植物,它是靠吸取古树的养分而生长的,这种寄生关系对寄主是一种伤害,如果寄生植物过多,甚至会造成寄主死亡。其实,这种观点是不对的,攀生在古榕树上的兰花并不是寄生植物,而是附生植物,古榕仅仅是附生兰花的立足点。只有借助古榕高大的身躯生长在高处,兰花才能避开森林底层浓密的荫影,获得充足的阳光和雨露,从而招来鸟类和昆虫为它传播花粉,让风把它的微小种子散播到遥远的地方进行繁衍。

 这种附生兰花适应能力特别强,它们的根部无须,是肉质化根,根本无法直接从榕树身上汲取营养,攀生在高大的古榕上,还有一个重要的目的就是吸取空中的水分,并从水分中吸收溶解在雨水中的有机物质。另外,兰花的根和叶片之间还长有肥厚的鳞状茎,这是它的贮水器官,用来贮存和补充生长所需的水分。当然,它的根部也会吸取古榕树皮裂隙中的腐殖质,但这对榕树其实并无伤害。因此,附生的兰花不仅对榕树无害,还会为古榕的树干带来水分的滋养,它们之间是一种互惠互利的共生关系。

 类似的附生现象在世界各地相当普遍。在南美洲广袤的丛林中,色彩缤纷的热带兰一般都攀生大树之上。当年达尔文在巴西的热带雨淋中看到长在树上的兰花感到十分惊奇,称之为“奇妙美丽的寄生花”,于是热带兰花又常被人们称作“寄生兰”。寄生兰品种繁多,体态不同,花形各异,香味清幽,色彩缤纷。在不同的纬度长着不同的兰花,有的体大如盆,有的小如指甲。这些兰花的共同特点是根部均为肉质粗根,叶片都非常厚实,因为常年附生在树干上,普遍比较耐旱。而他们与“寄主”之间的关系,就是一种附生的共生关系。

 寄生在大树上的热带兰花(图1)。

 番茄的杀菌素能帮助玉米抵御病虫害(图2)。

 大豆的根瘤菌,能促进共生植物生长(图3)。

 植物共生的典型代表:地衣(图4)。

标签: # 根瘤菌 # 大豆
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