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科普小知识：植物的秘密生活

植物之间存有着复杂的物质和信息交换网络，研究这个网络有助

于人类更好地管理大自然，并提升农业生产的效益。

虽说动植物都是人类的朋友，但人们似乎更喜欢养宠物，因为人

们相信自己能猜出宠物的心思。植物则不然，它们没有人类熟悉的信

息传递方式，我们对它们了解甚少，不知道它们生活得怎么样，到底

在想什么。

就拿我们平时最常见的行道树来说，它们的日子过得好吗？除了

按时浇水，定期施肥，它们还需要我们做什么？这个问题很难回答，

一旦我们发现它们需要什么，往往就意味着它们已经病入膏肓了。

让我们换一种思路来理解。想想看，野生植物的生存状态和城市

里的人工植物有何不同？去真正的原始森林里走一趟你就会明白两者

的差别还是很大的。野生状态下任何一棵树都不会是单独生长在那里

的，它的周围肯定会生长着很多同种或者不同种的树木，还会有野草、

藤蔓和各种昆虫与之相伴。也就是说，在自然状态下每棵树都必须和

周围的动植物发生关系，它们之间的物质和信息交流肯定极为密切。

但是，这种交流通常发生在分子层面，肉眼是看不到的，必须借助科

学实验才能窥探到植物的秘密生活。

这种实验难度很高，因为自然状态下的植物密度大，物质传递的

路线极为复杂，如何才能跟踪这些物质的传递呢？这就需要请出放射

性元素。日本的核电站事故让我们意识到了放射性泄漏的危险，但其

实放射性元素是研究植物通信的方式，因为带有放射性的元素其化学

特征没有变化，科学家能够利用其放射性追踪它的路径。加拿大不列

颠哥伦比亚大学的植物学家苏珊娜西马德博士便利用放射性碳14作为

标记物，发现水分和养料通常会从健康状况良好的植物流向身体较弱

的植物，好像植物懂得协助弱者似的。她用这个方法研究了道格拉斯

冷杉，发现成年冷杉会通过根系将营养成分传递给同种的幼衫，协助

它们生长。

营养成分的传递靠的是生活在土壤中的微生物，它们协助植物吸

收养分，传递信息，以此来换取植物提供的能量。这是一种典型的共

生关系，事实上每棵树的根系都是一个错综复杂的生态系统，行道树

缺的就是这个。

植物能够依靠信息传递来识别亲友，最早发现这个点的是加拿大

麦克马斯特大学的植物学家苏珊达德利博士。她和同事们研究了美洲

海南芥的生长情况，发现如果一株海南芥单独生长的话，它的根系扩

张便实行得毫无限制，对营养物质的吸收也是竭尽全力。但如果是一

群海南芥长在一起的话，它们便会互相谦让，仿佛知道和自己竞争的

是兄弟姐妹。

进一步研究发现，海南芥是通过根系分泌物来识别对方的。这种

分泌物中包含的糖分、蛋白质、氨基酸、类黄酮、苯酚和有机酸等化

学物质都可能被用来传递信息。

植物之间的信息传递还能够用来协调防卫机制。美国科罗拉多州

立大学的植物学家阿曼达布罗兹博士以前研究过虎杖（一种紫菀科植

物）的防卫机能，她用人工方法模拟害虫的进攻，如果实验对象的周

围长着一群虎杖，它便会分泌出植物毒素来阻止害虫的进攻；如果实

验对象的周围生长着一群其他植物，那么它便不加理会，把防卫害虫

的重担交给异类。

分泌植物毒素需要消耗能量，所以狡猾的虎杖不到万不得已的时

候是不会这么做的。布罗兹认为虎杖之所以是一种公认的极厉害的入

侵植物，就是因为它们总是协调起来一起行动。一旦虎杖侵入某个适

宜生长的地区，那么在很短时间内它便会取代该地区原有的植物，成

为新的霸主。

科学家们之所以热衷于研究植物的秘密生活，并不光是为了满足

自己的求知欲，这项研究有助于农民提升产量，降低成本。大家都知

道，现代农业的特征就是单一品种种植，这是和野生状态截然不同的

一种生活方式，很可能出现这样那样的问题。科学家们希望搞清植物

共生的秘密，让农作物更加健康。

南美洲的玛雅人就很会利用这个点。他们在同一块地上种玉米、

豆子和青南瓜，而且一定要按照次序来种，即先种玉米，等玉米茎秆

长成后再种豆子，茎秆刚好为豆苗提供了攀爬的支柱，而豆子则通过

根瘤菌固氮，为玉米提供养分，最后再种青南瓜，让匍匐在地的南瓜

叶子挡住盛夏的阳光，保持土壤水分，度过南美洲漫长的旱季。

这种种植方法听上去很完美，但肯定会增加农民的劳动量，也不

利于机械化作业，不可能大面积推广。如果科学家搞清楚3种植物各

自的功能，并加以模仿的话，就能趋利避害，达到同样的目的。事实

上，地膜完全能够替代青南瓜叶片，木头支架能够代替玉米茎秆，惟

一无法替代的是根瘤菌，只能用氮肥来补充。科学家们正在加紧攻关，

希望有一天