植物也有“互聯網”

鄧萬祥

雖然植物是沒有大腦和神經系統的生物，但它們并非只是靜靜地待在原地，它們之間也能相互交流。那么，植物是如何做到這一切的呢？

空中私語：植物之間有秘密“語言”

植物們不能舉行聚會，或是相約外出看電影，但它們同樣擁有自己的社交網絡。

隨著定時拍攝技術的發展，科學家通過問隔相同時間拍攝到的影像記錄觀察到，在茂密的叢林里，植物們搖曳身體，有時甚至相互扭打在一起，這些都是在進行交流——森林里的幼樹之間為了鋪展根系和枝葉而爭奪空間；倒下的樹木為幼苗提供營養；藤蔓植物拼命纏繞住尋找到的樹干向上攀爬，以便獲得充足的陽光；野花在春天競相綻放出繽紛的花朵來吸引傳粉昆蟲……植物進行交流的方式和過程，遠遠超出了影像記錄和我們的想象。如果要想知曉更多的植物的秘密，我們必須悉心觀察，細心傾聽。

每到秋天，成群結隊的灰蛾涌入斯堪的納維亞半島北部的樺樹林，在嫩枝上產下卵，這樣等到來年春天，孵化出的幼蟲就可以享受一場樺樹新芽“盛宴”了。這看上去像是一場勝負已定的戰爭，因為樺樹沒有任何大自然賦予的抵御武器，似乎命中注定就是輸家。但是，有些樺樹卻擁有秘密武器——和鄰近的斯堪的納維亞杜鵑花結成盟友。杜鵑花能散發出一種類似于殺蟲劑的化學物質來驅逐害蟲，靠近杜鵑花生長的樺樹正是借助杜鵑花的氣味，將自己偽裝成有毒的杜鵑，以驅逐灰蛾的幼蟲。

在植物王國里相鄰的植物們“竊聽”彼此的“化學私語”——有的是無私的幫助，有的則是自私的侵害。如：斯堪的納、維亞杜鵑通過分享殺蟲化學物質來幫助鄰居，而菟絲子則通過辨認宿主散發的化學氣味來找到宿主并安家……不過，這些看不見摸不著的化學信號并不是植物之間傳播信息的唯_途徑，而在人們忽略的地表下，一個龐大的組織一直都在悄悄地進行著迎來送往的工作。

地下秘聞：土壤中的菌幫植物傳遞信號

植物的根圍是了解植物有形“互聯網”的最佳地點。

根圍是指土壤中圍繞植物根系的一個區域。在叢林的地面下，每一寸泥土中都含有成千上萬的細小生物，這些細菌和真菌與植物的根系形成互惠共生的關系，其中最典型的就是菌根。

菌根是真菌與維管植物根系共生的結合體。在菌根結合體中，真菌附生在宿主植物的根系上，既有叢枝菌、根真菌等內生菌根真菌，也有附著在根系外部的外生菌根真菌。對于土壤生態環境和土壤化學環境的建立來說，它們的存在至關重要。菌根與許多種類的植物的根系都能形成共生關系，在已檢驗過的植物中，高達95%的家族擁有菌根共生結合體。

最新研究揭示，菌根菌絲將許多樹木的根系連接在了一起，而且這些樹木不止一個種類。菌根菌絲形成的獨特網絡就在我們的腳下蔓延。那么，它們能對植物起到多大的作用呢？

科學家通過追蹤調查發現，水分和養料會從營養過剩的樹木通過菌根網絡流向營養不足的樹木。2009年的一項研究認為，年長：的花旗松通過菌根網絡向周圍年幼的花旗松輸送碳和氮，越靠得近的小花旗松越能享受到這一資源，而且長得越好。這也就是科學家為什么不贊同將森林里年老的樹木移走的原因，因為還有其周圍的幼樹通過相連的菌根依靠爺爺輩的老樹供養。

除了分享養料，菌根還能讓植物分享信息。生物學家發現，植物能對空氣中傳播的防御信號作出反應。當其他植物遭受攻擊時，會產生有毒化合物，同時刺激鄰近的植物做好防御準備。

中國農業大學的研究人員想知道能在空中傳播的化學警報是否也能在地下傳播，他們選擇了一些在根系間已經形成菌根網絡的番茄做實驗。他們首先在部分密封的容器里添加致病菌，對生長其中的番茄進行侵害，然后與生長在旁邊的對照組進行對比檢測，旨在了解如果阻斷了空氣中的信息交流，患病番茄能否通過地底下的菌根網絡將受到侵害的信息傳遞給健康的番茄。

實驗結果證實了研究人員的推測：沒有接收到任何空氣中傳播來的信息的健康番茄開始產生防御敵害的化學物質，這說明植物之間的確能通過菌根網絡來傳播警報信號。

識親認故：植物能識別自己的同類成員

另有研究發現，植物能識別自己的同類成員，它們有時能聯合起來為共同利益而工作。

科學家將兩株蓼屬植物分別栽種在同類蓼屬植物和藍禾草的近旁，然后向兩株蓼屬植物噴灑茉莉酮酸甲酯，以模擬一場攻擊（許多植物在受到侵害時都會釋放茉莉酮酸甲酯這種化學物質）。奇妙的是，監測發現，蓼屬植物的反應完全取決于它們的鄰居是誰：與自己同胞種植在一起的那株蓼屬植物，其葉片上立即產生毒素以增強防御并警告同胞：而與異族藍禾草種植在一起的那株蓼屬植物卻沒有產生毒素，而是自顧自地加快了莖葉的生長速度。

分析認為，出現這樣的現象是因為在蓼屬植物原生的環境中，茂盛的植物群落往往會吸引一大群昆蟲前來飽餐一頓。如果蓼屬植物是和同胞生長在一起的，它們就會向同胞發出警報信號，讓集體成員共同御敵；如果它們的身邊只有藍禾草那樣的異族，那么它們就會選擇將麻煩留給異族鄰居，而自己則集中精力加快生長，以求在侵害中盡可能地存活下來。

這也解釋了為什么蓼屬植物是一種侵略性很強的物種?？茖W家至今還不清楚的是，植物究竟是如何識別自己同胞的。不過，這個關于植物具有很強的“家庭觀念”的事例引起了學界的深入探討。

2007年，加拿大科學家蘇珊·達德利發表了一篇論文，論文討論了植物識別和照顧近親緣植物的首個例證。蘇珊的研究對象是美洲海南芥，這是一種生長在北美五大湖岸邊的開花灌木。實驗發現，當海南芥和異族植物被種植在同一個花盆里時，海南芥毫不猶豫地伸展根系，盡可能多地吸收水分和養料；而當海南芥被移栽到近親植物的花盆里時，海南芥表現出一種自我抑制——阻止自己饑渴的根系與同胞爭奪資源；當海南芥、異族植物，以及親緣植物被栽種在同一個花盆里時，海南芥的根系生長就表現出既不爭奪也不自我抑制的一種平和狀態。

蘇珊的實驗不僅表明了植物具有親緣選擇的能力，也揭示了它們并非通過釋放化學物質到空氣中來進行這種識別的。讓人意想不到的是，它們甚至也不是通過菌根網絡來進行親緣識別的。進一步研究證明，這些識別信號是以一種分泌液的形式表達出來的，這種分泌液由植物的根系產生，包含苯酚、類黃酮、糖分、有機酸、氨基酸和蛋白質等復雜成分。

親緣選擇符合進化論的基礎理論，因為它增加了個體與其同胞分享基因的機會，并能將這些基因遺傳給下一代。

能夠識別同胞，并以抑制個體的利益來確保集體的利益——這看上去的確是親緣選擇，但科學家仍然存有疑問：這種行為真的能提高親緣植物存活的概率嗎？帶著這個疑問，科學家著手研究一種生長在荒漠中的蒿屬類植物，它們能釋放一種酒香味來驅趕昆蟲?？茖W家剪去一株植株的葉子采模擬一場侵害，結果發現，如果在這株植物周圍生長的是它的同胞，它就會迅速長出更粗硬的枝條來抵御侵害；如果在它周圍生長的只是異族，它就沒有反應。在接下來的五個月里，這株植物的繁殖遭受毛蟲、蝗蟲和鹿的侵害的程度遠遠低于生長在異族包圍下的同類。

科學探索：利用植物密語發展農業

研究植物的相互作用和親緣選擇，不僅增加了人們的植物學知識，更引起了農學家的注意，因為這些研究對發展農業來說具有潛在的應用性。一個最明顯的應用領域是農作物的間作，比如將兩種或兩種以上生長季節相近的農作物間隔種植，讓它們相互幫助，如驅趕害蟲、吸引傳粉昆蟲和促進營養物質的攝取等。這種古老的農業技術最初是依靠反復試驗、糾錯和密切的觀察而形成的，如今已經在農業生產實踐中取得了一定的成效。

例如，豆類能穩固氮元素，幫助鄰近農作物的生長。早在15世紀歐洲人抵達美洲大陸時，他們就發現美洲土著用玉米作為豆類的天然搭棚架。

而現代關于植物相互作用的知識啟發人們去發現更新更微妙的植物之間的關系，來幫助人們克服現代農業單一耕種的主要缺點，因為一種單一的病原體就能毀掉整片基因相似的農作物，導致農民為了解決問題而大量使用農藥。如果一望無際的玉米田或小麥田能被多種互利的農作物間作所取代，呈現出如同熱帶雨林般各種植物聯合御敵的景象，人們也許就能和農藥說再見了。

此外，科學家還有一個推斷：農田間的水分和肥料并不總能分布均衡，如果能培育或者鼓勵農作物間菌根網絡的生長，也許就能讓農作物自己進行養料分配?？茖W家建議農民在灌溉和施肥的時候不要過度干擾和破壞纖弱的菌根網絡。不過很明顯，人們還沒有知曉發展這一技術的全部信息，接下來科學家要做的就是采用更先進的技術來觀察根系之間究竟發生了什么事情。