向上生长的摇篮——植物根系之奥秘

看到这张图，我们也许会不假思索地，“喏，一棵树，看上去很富有张力的树” 在脑海眼前一闪而过。是啊，我们看到的没错，但这取决于我们所选择的视角——当我们尝试把这张图倒过来，也许我们的想象力会带给我们一番别样的世界……

由于我们看不到根系统，因此它们的美丽和重要意义常常不为人所知。

万千宇宙，花草植物于我们再熟悉不过，但这也取决于我们如何选择我们的视角和聚焦，包括有形的或者无形的，看得见的和看不见的——你可曾留意，尤其是在地表下时常易被我们忽视，却又日日夜夜不间断地同时滋养土壤和数十亿微生物的植物根系生态？

首先我们要知道，植物是能量的主要来源，这体现在它们所产生的无处不在的植物糖，为土壤乃至整个地球供给着源源不断的能量。植物根是地球生态系统的重要组成部分。它们是所有植物生长所必需的，包括为人类和许多其他生物生产食物和营养——它们提供管道，以吸收植物的叶和根与土壤之间的水分和养分；它们本身就是一个极其庞大繁杂的生命系统，让植物学家，生物学家，科学家们所着迷。那么为什么健康的根系是如此之重要？带着这些兴趣和好奇心，我走进了华盛顿的美国国家花园 (United States Botanic Garden)，一个活色生香的植物博物馆。

• 

• 

这次实践经历带给我最大的触动的就是这个叫做 揭露“根系的秘密生活” (Exposed The Secret Life of Roots) 的主题展览。展出用美国农业生态学家杰里·格洛弗Jerry Glover博士，雕塑家史蒂夫·托宾Steven Tobin和摄影师吉姆·理查森Jim Richardson的作品，通过视觉上令人惊叹的“根暴露”来把看不到的隐藏的宝藏具化展现在世人面前。

• 

• 

• 

暴露根系最困难的挑战就是完整的将其保留和挖出根系通常生长的地方。想想看，在没有被烘培的环境中洗去保存着的植物根系的土壤是一件多么费时费力的事！然而这难不倒杰里·格洛弗（Jerry Glover）博士。他在堪萨斯州萨利纳（Salina）的土地研究所探索可持续农业、健康土壤和植物的关系期间也帮助开发了一种种植和保存高草的方法——让植物在“根管”中生长，根管是直径约为３０.５厘米的聚氯乙烯管，其中内置特殊的烘烤粘土材料。种植的高草需要一两年的时间。待到收成时，再将根管劈开，封存了的植物根从试管中取出后，再将其浸泡在甘油和水溶液中以防止其腐烂。如此一来，可轻松挖出植物，根部自然也会完整地暴露出来。我震撼于格洛弗博士工作的“土坑”，它也在这次展览中公众于世。左侧显示了更浅的小麦草根，而右侧则显示了更深的小麦根和杂草。

美国《国家地理》杂志摄影师理查森（Richardson）希望向世界揭示这些隐藏的根源，他不仅在用图像鲜明的诠释出根系的生产属性，更展现了它们令人惊奇的规模和复杂性。

献在国际土壤年——土壤在根系中扮演的角色

说起来有趣的发现之一是展出适逢当年刚刚确立的 “国际土壤年” (International Year of Soils) 。联系上期栏目 “玫瑰花语: 秘密的土壤和土壤的秘密” 我们顺着对不可再生的土壤和在同年被联合国订定世界土壤日的巧合，想必会对默默的植物根和土壤都有了不小的收获吧。

研究根系是研究土壤的重要部分。土壤对植物根系的生长有着深远的影响。土壤是与多种多样的生物紧密相连的矿物和有机物质的生命层，其中许多是微观的并且不断循环养分和水。大多数土壤在整个生态系统中变化很大，由三到五层组成的称为土层。土层是由有机物，矿物质和母体材料的不同混合物组成。落叶等有机物质会腐烂成腐殖质，并提供植物所需的大部分养分。矿物质是植物生长所必需的，它以多种方式进入土壤，例如风化附近的岩石或通过风吹雨打。母体物质与其他土壤层无关，通常由基岩组成。

当然，并非所有植物都有地下根。以附生植物为例，它们的生长根系暴露在其他植物的树干和树枝上。也因此不是所有的根都往下长。

苏铁科植物是一种出现在恐龙时代前的裸子植物。它们的外表乍一看像极了棕榈树，但他们的根系可以长到土壤表面。这些根包含称为蓝细菌（以前称为蓝绿藻）的生物，这些生物为植物提供重要的营养氮，以从宿主体内交换糖。植物学家把这样的根称为“类固醇”，因为它们看起来像海洋珊瑚。苏铁科植物可以抵抗艰难的环境，通常生长非常缓慢，并且寿命很长，有些标本的历史可能长达1000年。(更多详见：https://kids.frontiersin.org/article/10.3389/frym.2019.00156)

• 

• 

• 

• 

多姿多彩的植物的根具有多种功能：它们吸收水分和养分，同时还会将糖分泄露回土壤中，并充当固定植物的锚点。有些植物只具备一个大的主根，而另一些则有许多纤维根系组成。一些植物的地下结构貌似根系，但实际上是鳞茎，球茎，根茎乃至块茎形式的叶或茎。

有趣的地瓜——根和根茎的区别

举几个我们生活中常见的例子，根茎有时候看起来像根，但实际上是地下茎。

• 莲花的根茎充满了空气通道，这样可以使植物的叶子和根部之间具有气流。当我们切开莲藕横截面时，不要忘记那不是它的根而是根茎。
• 同理，生姜不是根而是地下茎。
• 马铃薯是块茎，是地下茎的一种。
• 芋头是球茎，一种肿胀的地下茎。尽管生时有毒，但经过适当煮熟后，它的茎秆和叶子仍可食用
• 大蒜是一种鳞茎，是多肉的储能叶片的集合。

• 相反，胡萝卜是膨胀的主根，有多种颜色，包括白色，黄色，橙色，红色和紫色。胡萝卜已经栽培了至少5000年，但橙色胡萝卜却只存在了400年。
• 土豆和地瓜我们并不陌生，但你知道吗？他们有着截然不同的植物家族。马铃薯是被称为块茎的地下茎，而地瓜是块茎的贮藏根。马铃薯是茄属植物的成员，而地瓜是牵牛花家族的成员。

• 

• 

• 

• 

• 

• 

就像人类在环境中寻找食物，水和庇护所一样，植物要依靠生长的地方来获取资就必须在其环境中寻找营养，水和阳光。这些资源在某些生态系统中很容易找到，而在其他生态系统中则成为挑战。干旱环境（如沙漠）中的植物需要的根系与湿润环境（如雨林）中的植物完全不同。