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草木无知,但会找水更会吸水

已有 728 次阅读 2021-6-18 16:33 |系统分类:科普集锦

早晨,楼道里遇到同楼另一科室新来的小姑娘,有过交谈,便问其毕业论文做的什么题目。小姑娘回答称是白刺。

这时才发现认错了人,印象中甚至没有见过面。于是将错就错,续问一句:“哪一方面的内容?”

小姑娘答称是干旱胁迫对白刺生长的影响,主要是对根系的影响。

“结果怎么样?”

“发现土壤湿润时须根多,干旱时直根多。”

“须根多?到我办公室来,我们谈一谈。”小姑娘的“须根”一词牵动了我的某根神经。

小姑娘介绍,试验在学校简易温室中进行,花盆栽植试验用的白刺植株,控制浇水,分为不同干旱程度的几个处理。结果发现,干旱胁迫严重的植株几乎只见直根(直生,少分叉,较粗),须根(纤细如同胡须)很少,而土壤湿润的处理中,植株须根多,直根很少。

我接口介绍,也曾注意到相似现象。主持泥石流生态修复课题期间发现,种植在千枚岩(一种片状易碎的岩石)碎屑坡中的紫穗槐须根很繁,不见直根;而栽植在黄土坡中的紫穗槐则很少须根,均为直根。我称前者为须根化。千枚岩风化,颗粒越来越细,很像风沙土。白刺是风沙地区的植物,尤其喜欢生长在积沙而成的沙包上。可见紫穗槐的须根化与白刺的须根化之间有某种内在联系。对此,我曾提出假说予以解释。须根较直根更有利于吸收水分。须根化的本质就在于增加吸收面积。因此,进一步向小姑娘阐述:“你的发现实际揭示了根系找水吸水的形态学机制:干旱时生长直根去找水,找到水后则大量生长须根以增加吸收面积。”

小姑娘很兴奋:“当时没有想到这些。”

“情有可原!你忙于试验,忙于毕业论文,欠缺野外观察,关注点只在干旱胁迫的影响方面,没有能够思考这一现象的生物学意义,也就是它对植物自身的生存意义。我发现紫穗槐的须根化现象后,开始留意根系形态,在一些崩塌、错落而成的自然土壤剖面中发现,有些直根的端头须根很密,反复分叉,形式一个扇形须根区;有些直根则很少分叉,直伸出去,逐渐变细。进一步观察发现,前者所处土壤区至少曾经湿润过,后者则绝无湿润痕迹,与周围的土壤没有区别。后来,我将这一原理用于分析文冠果的生态适应特性。文冠果种子颗粒大,在平地上很难被自然力量埋入土中,但在土质陡崖上却可以实现播种入土的目的。土质陡崖凸凹不齐,坑坑洼洼。文冠果种子成熟落地,在陡崖上弹跳下落,遇到坑洼处停下来。下雨时陡崖径流大,冲击力强,泥沙俱下,把文冠果种子冲入较大的坑穴中,水入渗后,泥土沉积,把种子埋进土中,文冠果得以发芽成苗。坑穴遮阴蔽风,像微型苗圃一样庇护文冠果幼苗茁壮成长。陡崖干旱,坑穴下方的土体存水有限,不足以供应文冠果树长大。文冠果因而向四面八方伸出直根,扎到另一个坑穴下方时就找到了新的湿润土体,转而须根化以吸收水分。正是‘直根找水、须根吸水’的原理。这些论述在此之前只是些零碎的想法,比较肤浅。今天与你交流才初步完成系统化,并提炼出‘根系找水吸水的形态学机制’这一新概念。在这个新概念基础上,我们还可以进一步思考其生理学机制、解剖学机制,乃至分子生物学机制,从而设计试验,推动研究向纵深发展。”

2021-6-18行草于兰



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