奇妙的植物共生现象

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  在漫长的自然演化进程中,生物之间的关系日渐变得复杂而微妙,其中,共生就是一种非常奇妙的现象。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;但是你可能不知道,共生现象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
  在我国内蒙古兴安盟阿尔山市浩瀚无边的林海之中,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:为什么这里的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,人们会通过控水、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。
  杨树与松树的共生之所以能够使杨树避开病虫害,与一种名为“芬多精”的神秘物质有关。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并抑制杂草生长。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。
  植物杀菌素除了使松树和杨树“结盟”外,还使其他不少植物间也形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芽虫,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,农民这么做的目的只是为了节省土地和提高土地的利用率。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,有效达到增收的目的。
  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的关系。
  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,玉米的叶片又多又大,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;玉米也会通过自己的根毛,把不需要的营养物质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,还能携手共同获得增产。
  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,都是利用根瘤菌的固氮作用进而形成一种植物共生现象。
  附生 高攀才美艳
  在广西昭平县城的社王公,有一株奇特的古榕树,每当春天来临,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,古榕与附生的兰花形成了一种微妙的共生关系。
  有人认为,附生在古榕树上的兰花是一种寄生植物,它是靠吸取古榕树的养分而生长的,这种寄生关系对寄主——古榕树是一种伤害,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,古榕树仅仅是附生兰花的立足点。只有借助古榕树高大的身躯生长在高处,兰花才能避开森林底层浓密的树荫,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,让风把它的微小的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,根本无法直接从古榕树身上汲取营养,攀生在高大的古榕树上,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,用来贮存和补充自身生长所需的水分。当然,兰花的根部也会吸取古榕树树皮裂隙中的腐殖质,但这对古榕树其实并无伤害。因此,附生的兰花不仅对古榕树无害,还会为古榕树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在大树之上。当年,达尔文在巴西热带雨林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为“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;它们与寄主之间的关系,就是一种附生的共生关系。
  【责任编辑】赵 菲
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