长叶松通过菌根相互支持——菌根是某些真菌与树木根系之间互惠互利的关系。 Justin Meissen/Flickr, 创用CC BY-SA
人类天生就擅长合作。正因如此，在新冠疫情期间，封锁和远程办公对我们许多人来说都显得格外艰难。
对于其他生物来说，保持社交距离是更自然的事情。我是一名 植物科学家 我花了数年时间研究光照信号如何影响植物，从植物生命周期的最初阶段——种子萌发——一直到落叶或死亡。在我的新书中，“植物的教训“我探索我们可以从植物行为的环境调节中学到什么。”
一个关键结论是，植物既能发展出相互依存的关系，也能在相互联系可能造成损害时避免这种关系。通常情况下，植物会不断地与生态系统中的其他生物进行交流和互动。但当这些持续的联系弊大于利时，植物就会表现出某种形式的“社交疏离”。
联系和相互依存的力量
条件适宜时，大多数植物都善于建立联系。 绝大多数植物 它们的根部或根系上寄生着真菌。真菌和根系共同构成了一种被称为……的结构。 菌根形似网状物。
菌根能增强宿主植物通过根系吸收水分和养分（如氮和磷）的能力。作为回报，植物会与真菌伙伴分享它们通过光合作用产生的糖类。因此，真菌和宿主植物之间存在着紧密的联系，彼此依赖才能生存和繁衍。
菌根连接可以将多株植物连接成一个功能完善的网络。当植物产生的糖分超过自身所需时，它们可以通过这种方式共享糖分。 相互连接的根-真菌网络这样做可以确保社区内的所有植物都能获得生长所需的能量。
换句话说，这些联系超越了单一寄主植物及其真菌伙伴的范畴。它们构建了植物与真菌之间群落范围内的关系和相互依存的网络。外部环境因素，例如光合作用所需的光照量和植物周围土壤的成分，会微调这些网络中的联系。
菌根也起到通讯渠道的作用。科学家已经证实，植物 传递防御性化学物质例如，通过真菌网络将促进植物抵抗害虫的物质传递给其他植物。这些联系也使得遭受蚜虫或其他害虫侵袭的植物能够向邻近植物发出信号，以保护它们免受侵害。 先发制人地启动自身的防御反应.
菌根是由植物根系和真菌组成的活体群落，它们彼此互惠互利。
保持距离何时更安全？
分享资源或信息以帮助其他植物抵御危险，是植物生态系统中相互联系和相互依存力量的一个有力例证。然而，有时，为了生存，植物也需要断开彼此的联系。
当光照或养分等环境因素匮乏到寄主植物仅能通过光合作用产生足够糖分来维持自身生长时，继续积极参与更大的群落网络可能反而会带来危险。在这种情况下，寄主植物从共享有限的糖分中损失的，远大于它从网络中获得的水分和养分。
在这样的时刻，植物可以 限制菌根连接和发育 通过限制与真菌伙伴的物质交换量并避免建立新的联系，植物采取了一种物理隔离措施。这种措施能够保护植物在能量供应有限的情况下维持自身生存的能力，从而确保它们能够长期存活。
当环境条件改善时，植物可以恢复与真菌伙伴的资源共享，并建立更多联系和相互依存关系。它们可以再次从与更广泛的植物和真菌群落共享资源和生态系统信息中获益。
识别亲缘关系和合作
保持社交距离并非植物在世间生存的唯一策略。它们还能识别近缘植物，并据此调整自身的能力，进行资源共享或竞争。当通过真菌网络相互连接的植物是近亲时，它们 与该网络中的真菌共享更多糖分 而当其他植物与它们的亲缘关系较远时，它们受到的影响则较小。
优先考虑亲缘关系对我们来说可能非常熟悉。人类和其他生物一样，常常积极地帮助亲属生存。人们有时会把这种行为比作努力确保“家族名号”得以延续。对于植物来说， 支持亲属 这是确保他们基因得以延续的一种方式。
植物也能改变周围环境的某些方面，以更好地促进自身生长。有时，土壤中存在的必需营养物质会以植物无法吸收的形式“固定”起来：例如，铁会与其他化学物质结合，形成类似铁锈的形式。在这种情况下，植物可以从根部分泌一些化合物，将这些营养物质溶解成植物能够吸收的形式。 可以随时使用.
植物可以通过这种方式改变环境，无论是单独还是集体。植物的根系可以朝同一方向生长，这种协作过程被称为 蜂拥 这与蜂群或鸟群的现象类似。这种根系的聚集使植物能够在特定土壤区域释放大量化学物质，从而释放更多养分供植物利用。
树木利用真菌网络相互传递信息——而有些物种则劫持该系统来破坏它们的竞争对手。
更好的在一起
菌根共生、亲缘识别和协同环境改造等行为表明，总体而言，植物群居生活更有利。通过与外部环境保持同步，植物能够判断何时合作互助比单打独斗更有利。
每当我思考植物和真菌之间这些可调控的联系和相互依存关系时，我总能从中汲取灵感——尤其是在这疫情肆虐的一年里。在这个瞬息万变的世界里，植物为人类提供了关于独立、相互依存和互相扶持的种种启示。
关于作者
贝隆达·L·蒙哥马利生物化学与分子生物学、微生物学与分子遗传学教授；研究与创新临时助理副总裁 密歇根州立大学
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