作为一株矮小的植物,生活可能很艰难。 高个子的竞争者会吸收阳光,让虾类物种从过滤掉的任何残渣中进行光合作用。 但至少有一个地面拥抱者找到了一个解决方案,我们中的许多更矮小的人类可能至少幻想过:把那些粗壮的邻居推开。
这一发现, 今年早些时候在《当代生物学》杂志上报道没有参与这项研究的剑桥大学植物学名誉教授彼得·格鲁布说,这是植物学文献中第一个记录在案的物种间相互推挤的案例。 研究作者 Grubb 博士说,“他们是第一批对叶片的推动力进行相关测量的人。”
有问题的爱出风头的叶子属于令人回味的高大象脚,或 Elephantopus elatus。 这种植物是一种紫菀,它从中央茎秆中散发出长而扁平的叶子,呈圆形,称为玫瑰花结。 叶子可以在美国东南部松树稀树草原的森林地面上形成密集的垫子。
“人们认为那里全是草,”Camille Sicangco 说,她在 5 月获得本科学位之前在佛罗里达大学完成了这项研究。 “但如果你花点时间仔细看看,你会发现有很多不同的增长形式。”
接下来将在澳大利亚西悉尼大学学习植物学的 Sicangco 女士和佛罗里达大学的植物学家 Francis “Jack” Putz 在盖恩斯维尔郊区的 Putz 博士家附近的稀树草原上采摘了几只大象的脚。将它们移植到他的实验室。 然后,Sicangco 女士与该大学的工程教授合作,设计并 3D 打印了一个安装在土壤上的悬臂系统,生长的叶子可以推动它。
研究人员将设备放置在一棵正在生长的植物旁边,并放置了 24 小时。 当他们返回时,叶子已将杠杆推离其最初的垂直方向。 在多次试验中,科学家们测量了大约 0.02 牛顿的平均推力——大约是举起一角硬币所需的力。 也就是说,与叶子的微小重量相比,大约与实际大象可以提供的力一样强。 Putz 博士怀疑,推力来自植物细胞内部产生的液压。
接下来,科学家们在一些活泼的黑麦幼苗附近种植了紫菀。 随着象鼻龙的叶子向外生长,它们的外缘有时会向下弯曲,从而形成植物可以用来弯曲多达 20 根草茎并将它们窒息的表面。 总的来说,一株植物的蔓延叶子占据了一平方英尺的土壤。
Putz 博士和 Sicangco 女士并不是第一个推测爱出风头的植物的人。 康奈尔大学名誉植物学家卡尔·尼克拉斯(Karl Niklas)几年前在他写的一本关于植物生物力学的书中提出了这种可能性。 “但是,”尼克拉斯博士说,“谈论它和实际记录它是两件不同的事情。”
他补充说,这一发现与植物惰性和平的普遍观点相矛盾。 虽然大多数人可能“认为植物有点漂亮和被动,只是坐在那里”,但他说植物实际上“表现出许多说明侵略性的策略”。
象脚表现出的侵略风格可能很普遍。 莲座丛的生长习性遍布世界各地,从南非的 fynbos 灌木丛到澳大利亚的干燥草原,再到美国中西部的大草原。 它甚至存在于蒲公英和车前草等常见杂草中,这是郊区房主追求完美草坪的祸根。 普茨博士说,长得低可以帮助这些植物避免被放牧的动物啃食、被割草机砍头或被大火吞噬——他怀疑,许多人可能会推搡。
“一旦你意识到这一点,很明显它正在到处发生,”他说。 “在你的后院。”
这种行为甚至可以帮助生态学家研究一个长期存在的谜团:这么多植物是如何在自然生态系统中共存的? 在大草原和稀树草原,植物物种通常保持一种微妙的平衡,其中数十种物种共享几平方英尺的空间。 生态学家争论为什么像快速生长的草这样的强大竞争对手不会简单地接管。 威斯康星大学麦迪逊分校的生态学家 Ellen Damschen 说,推搡可能是答案的一部分,他研究类似于高大象脚生长的稀树草原。
“这种推动行为可能有助于它在更大的生态系统中站稳脚跟”,Damschen 博士说。
尽管她从未观察到植物的推动,但她说她对了解它并不感到惊讶。
“植物可以做的事情比我们通常认为的要多得多,”她说。 “我们只是没有给他们足够的信任。”