三、植物尝到什么 抢水喝的植物

膏香木(Larrea tridentata)是一种荒漠灌木,在英文中通常叫“夏帕拉尔”(chaparral)或“杂酚油木”(creosote bush),在墨西哥则叫gobernadora,西班牙语意为“女总督”。膏香木可以抑制周围植物的生长,把宝贵的水资源囤为己有。如果膏香木是个国家,联合国就会指责它没有尊重邻国的水权!然而,植物如何知道邻近的其他植物是它的朋友或仇敌呢?如果是仇敌的话,膏香木又如何保证它自己能占据水资源,同时邻近的植物却得不到水分?

加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的布鲁斯·马哈尔推测,是膏香木的根部,在地下看不到的地方隐秘地打着这场围困战。如果一株植物的根可以限制另一株植物的根生长,那么这就能解释为什么膏香木和其他植物——比如豚草属(Ambrosia)的沙丘木豚草——在自然界中会彼此分离,形成均匀分布、界限清晰的灌木丛。

为了检验这个假说,马哈尔及其研究生雷根·卡拉威做了以下实验:首先,他们把木豚草和膏香木种在单个的浅盘中,浅盘的底部透明,可以让研究者看到根部。这样一来,如果把浅盘倾斜一个角度,他们就可以在根沿底面向下生长时测量出它伸长的速度。当植株长到一定大小之后,他们把浅盘相邻地放在一起,好让其中一个浅盘里的植物(不妨称之为“受试植株”)的根可以伸到另一棵植物(不妨称之为“目标植株”)所在的浅盘中。然后,在受试植株的根靠近目标植株的根时,他们继续测量前者的生长速率。作为对照,研究者还用涤纶线做了个人造的“目标”根系,埋在沙土中。

他们的发现可以说令人惊异。这两种植物的根对于涤纶线一点都不关心,继续以正常速率延伸,就这样越过了涤纶线。然而,如果一棵木豚草的根碰到了邻近的另一棵木豚草的根,它们就停止生长;然而与此同时,在没有邻近的木豚草根系打搅的其他方向上,受试植株的根却仍然继续生长。马哈尔由此得出结论:木豚草能够保证它的根系不与属于同一物种的友好邻居相互竞争,这样就让两棵植株的根系合起来能占据土壤中的更多空间,也因此可能获取更多水分。有趣的是,如果同一棵植物自己的根彼此相遇,它们并不会停止伸长,这进一步表明木豚草可以区分自我和非我。


野牛草(Bouteloua dactyloides

与此不同,膏香木的根对附近另一棵膏香木的根或木豚草的根采取了无所谓的态度,即使和这些异己的根相遇,也照例生长不误。因此,膏香木的根可以直接与木豚草竞争水分。然而,木豚草的根在遇到膏香木根时做出的反应却是停止生长。一旦木豚草的根伸到离膏香木的根只有几厘米的地方,它们就不再伸长。这样一来,膏香木不光可以攫取木豚草的水源,而且光是它的根系的存在就足以阻止木豚草侵犯它的地盘。显然,膏香木在实施化学战,释放了某类可溶于水的化学信号;木豚草的根尝到这种化学物质之后便会竭力避开它。

然而,也不是所有植物对于陌生邻居的存在都采取害羞躲避的反应方式。野牛草(Bouteloua dactyloides)也能区分自我和非我。野牛草植株的根在遇到同一个体的其他根时,会长得又少又短,但在遇到其他野牛草植株的根时却会迅速生长,可能是在试图竞争资源。然而,用拟人化的话来说,真正令人惊异的是野牛草竟然可以“忘记”自己是谁!从同一棵植株上通过无性繁殖长出的新植株一旦相互分离,随着时间推移,彼此就会逐渐陌生,最终便把对方视为遗传上相异的植株。换句话说,这些植株的根在分离两个月之后,虽然最初都是源于同一棵植株,却再也识别不出彼此的同胞兄弟之情,一心想的只是怎么压过对方!