植物根的進化歷程，自從它們登上陸地後這個世界才生生不息

根的力量和智慧

根是植物由海洋登上陸地後，逐漸演化出的傑出的營養器官之一。有了根，植物才得以在地球陸地複雜多變的氣候條件下「駐足」吃喝，以靜為動，生生不息……避免了像許多動物那樣，以全身運動的能耗去換取生活必需的食物。因此，植物中的長壽者可以活上千年甚至近萬年，而體形巨大者的地上部分可以長到上百米高，重量達2000多噸。同時，植物又通過根的種種變態本領，以變應變，在森林、草原、山嶽、濕地和沙漠等陸地生態環境中為自己爭得了一席之地，使植物種類變得更加豐富多彩，也為各種陸地生態系統的建立奠定了基礎。

苔蘚為什麼長不高？

喜愛在大自然中漫步的人都知道，在空氣質量較好的山林中，苔蘚常在濕潤的林下、水邊的泥土和岩石上成片生長，在一些較幽深的天然林中，立木和倒木的樹皮上也會被濃密的苔蘚覆蓋，這些一般高不過幾厘米的綠色植物輕柔、可愛，就如一群群小精靈陪伴著我們走向山林深處……

「苔蘚為什麼長不高？」熱衷探究自然奧秘的人往往會發出這樣的疑問。是啊！不要說那些林中的參天大樹，就是一些屈身林下的灌木和花草，身高也多在苔蘚之上。

科學家的解釋是：因為苔蘚沒有根。在地球上的兩萬多種苔蘚植物體內，都沒有輸送水分和營養物質的維管組織的分化，苔蘚也不具有真正的根，只有假根。假根是僅僅由植物體表皮細胞突出形成的，雖然可以對矮小的植物體起到固著和支撐的作用，在水濕的環境中也具有滲透吸水的功能，但與其他具有真根和維管組織分化的花草樹木相比，假根適應複雜多變的陸地生態環境和保證水分和礦物質營養供應的能力都要弱得多。以低矮的身體在濕潤的環境中生活，也是一種無奈的選擇。

幸好在大約5億年前，植物由海洋登上陸地後，陸生植物的演化史中苔蘚植物並沒有起到主導作用。如果用植物「系統樹」的模式來表現這一發展演化過程的話，那麼，可以看到，苔蘚植物僅是其中的一個側枝（或稱「盲枝」）。而地球陸生植物發展演化的主幹是由具有維管組織和根、莖、葉分化的蕨類植物和種子植物組成的。

不定根打造了石炭紀森林

今天，當我們在寒冷的冬季圍坐在煤爐旁取暖，或在黑暗的夜晚享受燃煤的火力發電廠送來的光明時，我們可能很難想像到煤形成之前的一幕，更不會將煤與植物的根相聯繫。地球上煤田的形成主要發生在距今3.5億年至2.7億年的古生代石炭紀。那麼久遠的事，恐怕只有地質古生物學家和一些自然史研究者才會感興趣。他們通過對古生物化石和地層的研究，為我們復原了當時的場景。

石炭紀時，地球陸地上氣候溫暖濕潤，水澤遍布，一片片由高十幾米到三四十米的大樹組成的森林，昂首挺立在沼澤旁和淺水中。林中的樹種多數是今天屈身林下和水邊濕地上的矮小的石松類、木賊類以及真蕨類植物的早已滅絕的祖先。這些組成石炭紀沼澤森林的樹木，依仗著體內細胞分化形成的運輸動脈——維管組織，將根部吸收到的水分和溶解在水中的無機鹽等礦物質（營養）輸送到身體的各處細胞中；又將葉片光合作用的產物等有機物輸送給包括根部在內的身體各處。雖然這些植物的根並非像後生的種子植物那樣由胚根發展成發達的根系，而只是在植株莖幹的基部萌發的不定根，但也完成了陸生植物吸收水分、固著生長、支撐地上植株充分獲得陽光和雨露的滋潤、並將太陽能轉化為化學能的重任。可以說這些石炭紀的沼澤森林是不定根和維管組織共同打造的。

「劈山救母」——根之苦旅

如果你登過黃山，一定會領略到根的力量。

黃山松與岩石為伍的奇景，是黃山的一大特色。一路攀登，峭壁上的松樹不斷探出身軀，造型紛呈，令人目不暇接。其中，給你印象最深的可能是北海散花塢的「夢筆生花」：在縹緲的雲霧中，一根石柱崔嵬高聳，在其尖銳的頂部，一棵奇松挺立，猶如在巨大的筆尖上奇花綻放。據說，這棵在岩石尖上欲翩然起舞的黃山松，之所以安家於此，那是在風或動物的幫助下，把它的種子帶到了石柱頂端的石縫中的。種子萌發後，根沿著狹窄的石縫奮力向下生長，吸收著滲入的雨水，為植株解渴；頑強的根也在與岩石拼爭狹窄空間的搏鬥中變得粗壯有力，為在孤峰上餐風飲露的植株提供了強大的支撐。這不禁使人想到神話故事《寶蓮燈》中，沉香劈山救母的神力。但令人悲戚的是，今天，如果你再到這裡，在散花塢看到的「夢筆生花」已是一棵人造的假樹。據說，那株靠根勇闖岩縫的奇松終因環境的連年惡化，根吸收不到足夠的水分而枯死了。這也說明，根的力量雖然強大，但終有限度，能夠為它們提供的最大的幫助就是保護好自然環境。

像曾經的「夢筆生花」那樣，靠根的力量在堅硬的岩石上覓得生機的植物，在自然界中並不鮮見。在黃山、廬山、三清山等名山中，靠紮根岩縫而形成的奇松景觀不一而足；在各地的山峰中，與岩石為伍，盡顯根之奇力的植物可謂屢見不鮮，有高大的樹木，也有低矮的花草。它們因為具有了在逆境中勇於進取、強力拚搏的根，為自己爭得了寶貴的生存空間。

地下根——黑暗中的探索者

對於陸生植物來說，根確實是十分偉大的，但由於它們絕大多數都隱身於地下，因此又是默默無聞的。為了完成吸收水分的重任，根在黑暗中猶如頭戴安全帽的礦工，靠著根冠對根尖的保護和生長點細胞的不斷分裂增生，奮力探索著通向水源的新路徑；而吸水的重任則由後面眾多的根毛來完成。這種由植物學家提供的根尖模式，從小學到大學的教科書中屢見不鮮。但隨著物種的不同和生態環境的變化，整個根系的形態也是形形色色，千姿百態的。

有人說，與植物的地上部分相比，根系的變化相對簡單，其實不盡其然。就是同一類植物，在不同的生態環境中，尤其是當土壤的結構、質地、含水量、肥力和酸鹼度等不同時，根系的變化可以遠遠超過植物地上部分的變化。例如：蝶形花科多年生草本植物紫苜蓿，身高30～100厘米，在排水良好的疏鬆土壤中，可以將主根深入地下9米深的土層，在氣候乾旱時也能保證充足的水分供應；生活在西北荒漠中的蝶形花科半灌木駱駝刺，地上的身高不過1米，為了吸到足夠的水分，其根則可以深入地下30米深，整個根系的重量是地上植株重量的30倍以上！

古人常用「讀萬卷書，行萬里路」來引導想要成才、成功的仁人志士。縱觀植物根的一生，也正是這種追求的寫照。許多植物的根系可以通過大量分枝，在短期內布滿可利用的土層。有人研究過一些植物根系的龐大程度，結果十分驚人：一株種在溫室中的冬黑麥，它的三級側根的總長度為130千米，加上四級側根，則可長達623千米。這樣的長度，就是時速300千米的高鐵列車，也要跑上兩個多小時。不斷地生長，不斷地分枝，不斷地進取——這就是許許多多植物根的一生的寫照。

貯藏根——富有遠見的生存策略

許多種植物根在土壤中不斷向水源前進並反覆分枝佔據地下空間的同時，也注重物質的積累和貯存，在地下建立倉庫，以備日後所需。這種植物根形成的倉庫中，貯存的物質有根毛吸收的水分、礦物質，也有地上的葉片等營養器官合成的有機營養物質，以及由根系等器官合成的促進生長、發育的激素類和保護植物不受外來生物傷害的生物鹼、甙類、黃酮等等化學防衛物質……

大自然這位「建築設計師」在「設計」植物地面上植株的形態構造時，也沒有忽略其隱藏在地下的物質倉庫。這些具有貯存功能的根，往往被設計得粗壯、肥大，以便有更大的貯存空間，植物學上通稱它們為「塊根」或「肉質根」。但塊根的具體形態又因種而異，因具體植株的個性和生存環境而千變萬化。

貯藏根的共性很早就引起了人類的關注，除了蘿蔔、胡蘿蔔、甘薯和甜菜等一些食用種類外，絕大多數粗壯、肥大的根在古代就是草藥學家尋覓的對象，其中人蔘、甘草、黃芪、何首烏、烏頭、沙參、党參、獨活、地黃和商陸等等，都是沿用至今的著名傳統中草藥。形狀奇特的人蔘還被演義出了許多神話在民間流傳。而烏頭，作為一種有劇毒的「聖葯」，更是在歷史上的許多宮廷奪權故事中充當了主角。在民間，一些形狀奇特的貯藏根還啟發人們的想像，在被賦予象形名稱的同時，也用作草藥或食用。例如防己科的金線吊烏龜、石蟾蜍、地不容；桔梗科的山海螺（羊乳）；蘿藦科的地餅（潤肺草）等等。其中金線吊烏龜的地上莖藤長不過兩米左右，塊根重者卻可達50多千克，「烏龜」之大令人驚嘆。

為什麼貯藏根中不乏藥用種類呢？這正是倉庫的「護衛者」——各種化學防衛物質積累的結果。而這些因種而異、豐富多樣的化學物質，也是人類祛病、健體所追求的寶貴財富，值得深入探索。

當然，從根本上看，植物這些粗碩肥大的根，還是為了自己生存繁殖而富有遠見的生存策略。

神氣十足的支柱根

人們往往認為，地上植株越高大的植物，地下的根系扎得也越深。但事實的真相是：在具有永久凍土層的寒帶和寒溫帶，高几十米的落葉松，其根不得不在不到1米深的土壤中伸展，許多粗壯的老根，只能裸露在地面上，互相交織形成支持大樹不倒的「根網」。這種地面根網的現象，在亞熱帶土層較薄的山地闊葉林下，亦時而出現。與之相似的地面裸根景觀也見於熱帶雨林中，充足的降水和潮濕的環境，使許多雨林樹木的根失去了深入土壤吸水的動力，在地面上，盤根錯節的老根隨處可見。這些露出地面的「老根」，形成了多種形態的「支柱根」，讓雨林中的高大樹木歷經風雨而巋然不動。

板根被人們稱為雨林奇觀之一，是支柱根中的一種，它們從樹木主幹的基部側向生出，向四周放射狀伸展：有的像章魚伸出的觸手，有的如運載火箭的尾翼，有的似高高築起的板牆……在我國的雲南西雙版納、海南尖峰嶺等天然森林中都可以觀賞到各式板根，甚至在緯度偏北的南亞熱帶森林中，一些高大的樹木基部也會出現躍躍欲試的小型板根。板根又稱「板狀根」，其支撐功能尤為突出。

與板根相比，榕樹的支柱根更具有空間的「佔有慾」：為了支持龐大的樹冠，榕樹向周圍伸展的分支上會萌生許多裸露在空中的不定根，它們紛紛從高高的樹冠上向下伸展到地面，多者一木數百根，形成「獨木成林」的特殊景觀。我國廣東省新會縣的著名旅遊景點「小鳥天堂」，就是由一株蔭地900平方米的大榕樹營造的。

「痛下殺手」的絞殺根

在茂密的熱帶雨林中，生活著1000餘種榕樹，它們中的許多成員為了爭奪有限的生存空間，不得不採用殘忍的「絞殺」的方式，參與行動的根成為了「無情的殺手」。

當榕樹的果實被棲息在雨林中的鳥類啄食後，一些種子隨鳥糞排出而附著在林中高大樹木的枝杈上。這些被鳥類播下的榕樹種子萌發後迅速生長。為了站穩腳跟，幼年榕樹的氣生根一面依附著為在自己提供安身場所的樹木枝幹上，一面沿著樹榦向地面延伸。當觸到地面後，這些「空降兵」開始從土壤中吸收水分和礦質營養供高高在上的植株利用；同時，它們又用地面上的側向分枝抱住被附生樹木的主幹，形成「絞殺根網」。數年後，被絞殺的樹榦在橫向生長過程中，輸送有機物質的韌皮部被「切斷」。原本活生生的大樹便被勒死在了榕樹氣生根的「懷抱」中。當初被鳥類無意中帶來的「棄兒」，終於靠著絞殺根的本能，取而代之成為了「主人」，佔據了這方寶貴的雨林空間。

有時鳥類帶有榕樹種子的糞便會偶然落到一些被森林包圍的人類建築遺迹上，隨著時間的推移，營造出了「榕根抱塔」、「榕根抱石門」等景觀，那些蒼勁的榕樹氣生根和年代久遠的磚石建築的融合，為人與自然的和諧相處樹立了「榜樣」。當然，有的氣生根也會對建築物造成破壞。

根的地下盟友

俗話說：「在家靠父母，出門靠朋友。」那些肩負重任，遠離自己的發源地，在黑暗的土壤中前行的植物根，不但要面對重重困難，防範欲食其肉的敵人，也會在「旅途」中愉快地結交互相幫助的朋友，甚至與其結成終生的盟友。當你在一些名山大川多石少土的陡峭山坡上旅遊、考察，看到蒼翠挺拔的黃山松、南方鐵杉、華東黃杉、油松、雲杉等組成的山林時，你可知這些松科樹種的根到底得到了哪些朋友的鼎力相助？自然界是博大精深的，不同植物的根在土壤中遇到的「朋友」也是各不相同。

種過地的人都知道，豆類作物可以肥田，在種豆類的農田中至少不用再施用氣味難聞的尿素等氮肥。豆類作物為什麼可以肥田呢？科學家早就破解了其中的奧秘。原來，是根瘤土壤桿菌與豆類植物根「結盟」產生具有固氮作用的根瘤的結果。以後科學家又在赤楊、楊梅、羅漢松、燕麥草、早熟禾等許多種非豆類植物中發現了根與固氮菌結盟的事例。

更令人意想不到的是，作為大自然中與細菌同被稱為「分解者」的真菌，竟也與根結成了不離不棄、終生相伴的菌根。目前，科學家的研究表明，幾乎95%以上的種子植物能與接合菌類、子囊菌類和擔子菌類等真菌共生，形成互惠互利的菌根。真菌的種類繁多，在與形形色色的種子植物「交友」時，也採取了不同的模式，最典型的是「外生菌根」和「內生菌根」。有了共生真菌的幫助，根可以吸收到更多的水分和礦物質，並大大提高了抵抗不良環境的能力；同樣，與根為善的真菌，則通過圍繞和進入根的菌絲，從根中得到許多自己不能製造的營養物質和其他化學物質。

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