通过交流,共享资源和改变环境来使植物在复杂的世界中蓬勃发展 长叶松树通过菌根相互支持,这种菌根是某些真菌与树木根部之间的互利关系。 贾斯汀·迈森/弗利克, 创用CC BY-SA

作为一个物种,人类渴望合作。 因此,在COVID-19大流行期间,锁定锁和进行远程工作对我们许多人来说都很困难。

对于其他生物而言,社会疏离更为自然。 我是一个 植物科学家 从植物生命周期的一开始(即种子的发芽)一直到叶子掉落或死亡,并花了很多年研究光线索如何影响植物。 在我的新书中,植物的教训”,我探索了从植物行为的环境调节中可以学到的知识。

一个关键的结论是,植物具有发展相互依存的能力,但是在相互连接时避免相互依存可能会造成损害。 通常,植物一直在与生态系统中的其他生物进行交流和互动。 但是,当这些持续的联系威胁到弊大于利时,植物就会表现出一种社会疏远的形式。

连接和相互依存的力量

当条件好的时候,大多数工厂都是网络人。 这 绝大多数植物 真菌生活在其根部或根部。 真菌和根共同形成了一种结构,称为 菌根,类似于网状网。


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菌根增加了寄主植物通过根吸收水和养分(例如氮和磷酸盐)的能力。 作为回报,植物与真菌伙伴共享通过光合作用产生的糖。 因此,真菌和寄主植物之间有很强的相互联系,并相互依靠才能生存和繁衍。

菌根连接可以链接功能正常的网络中的多个植物。 当植物产生的糖超过其所需时,他们可以通过这种方式分享它们 互连的根真菌网络。 这样,他们可以确保社区中的所有植物都能获得支持其成长所需的能源。

换句话说,这些连接超出了单个寄主植物及其真菌伙伴的范围。 他们建立了社区范围的关系以及相互依存的植物和真菌网络。 外部环境因素(例如可用于光合作用的光量以及植物周围土壤的组成)会微调这些网络中的连接。

菌根也可作为交流渠道。 科学家已经证明植物 通过防御性化学品,例如通过真菌网络对其他植物具有抗虫性的物质。 这些联系还使遭受蚜虫或其他此类害虫侵袭的植物可以向附近的植物发出信号 抢先激活自己的防御反应.

菌根是植物根和真菌的生活社区,它们从彼此的关系中互惠互利。

与您保持距离更安全

共享有助于其他植物避开危险的资源或信息是植物生态系统中相互联系和相互依存的力量的一个有价值的例子。 但是,有时要生存,就需要断开植物的连接。

当诸如光照或养分之类的环境提示变得非常稀缺,以至于宿主植物只能通过光合作用产生足够的糖分以支持其自身的生长时,在更大的社区网络中保持主动互联可能是危险的。 在这种情况下,宿主植物因分享有限的糖供应而遭受的损失要比从水和养分中获得的收益要多。

在这样的时候,植物可以 限制菌根的连接和发育 通过限制他们与真菌伴侣交换多少材料并避免建立新的联系。 这是一种物理疏远形式,可以保护植物在能源供应有限的情况下自给自足的能力,从而使其可以长期生存。

当条件改善时,植物可以恢复与其真菌伴侣的共享,并建立更多的联系和相互依存。 再次,他们可以从与扩展的植物和真菌社区共享有关生态系统的资源和信息中受益。

认识亲戚和协作

社交距离并不是植物在世界范围内使用的唯一技巧。 他们还认识到相关的植物,并据此调整其分享或竞争的能力。 当通过真菌网络相互连接的植物是近亲遗传时,它们 与该网络中的真菌分享更多的糖分 比其他植物之间的亲缘关系更远时更是如此。

优先考虑亲属可能会让我们感到非常熟悉。 像其他生物一样,人类经常积极帮助我们的家人生存。 人们有时会说这是为了确保“姓氏”得以延续。 对于植物 relative养亲戚 是确保它们继续遗传的一种方法。

植物还可以改变环境的各个方面,以更好地支持其生长。 有时,土壤中存在的必需营养素以植物无法吸收的形式被“锁定”:例如,铁可能以与铁锈非常相似的形式与其他化学物质结合在一起。 当这种情况发生时,植物可以从其根部分泌出一些化合物,这些化合物实际上将这些养分溶解为植物所需要的一种形式。 可以随时使用.

植物可以以这种方式单独或集体改变其环境。 在称为“ 蜂拥 类似于蜂群或鸟群。 如此大量的根使植物能够在特定的土壤区域释放大量化学物质,从而释放出更多的养分供植物使用。

树木利用真菌网络互相发送信息-一些物种劫持了该系统以破坏其竞争对手。

更好的在一起

菌根共生,亲属识别和协作性环境转化等行为表明,总体而言,植物在一起更好。 通过与外部环境保持一致,工厂可以确定何时一起工作,并且促进相互依赖性比单独行动更好。

当我思考植物和真菌之间的这些可调性联系和相互依存关系时,我会不断得到启发,尤其是在这一大流行年份。 当我们在一个瞬息万变的世界中前进时,植物为人类提供了关于独立,相互依赖和相互支持的各种课程。

关于作者

贝伦达·蒙哥马利(Beronda L.Montgomery),生物化学与分子生物学及微生物学和分子遗传学教授; 研究与创新临时助理副总裁, 密歇根州立大学

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