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植物也懂得何時要「放手一搏」!

圖片來源:Current Biology

大家都聽過一句英文俗諺:「You've got nothing to lose.」,就是說當眼前的東西所剩無幾,賭一把如果贏了是賺到,輸了也沒差的時候,反正再輸也不過就是跟眼前一樣糟,很多人就會賭一把了。過去對動物的研究發現, 當動物在身處於匱乏狀況時,會比較傾向於賭一把。反正,最差也就是這樣了!

那麼,植物也會嗎?過去很多人都認為,植物沒有大腦,應該沒有辦法做這種複雜的決定吧?

不過,最近這些年,有越來越多的研究顯示,雖然植物沒有大腦,但是植物並不笨喔!在商週出版的「植物比你想的更聰明」裡面,有非常多的例子。而最近由以色列的研究團隊所發表的研究,更進一步證明了:植物比我們想得要聰明太多了。

研究團隊為了要了解植物是不是會也懂得「放手一搏」,他們選了植物最在乎、也最容易缺少的養分:氮肥。氮是植物最容易缺乏的礦物質之一,但是偏偏氨基酸、核酸、以及一些碳水化合物的合成都少不了氮。

植物只可以用兩種形式來吸收氮:銨(NH4,ammonium)與硝酸根(NO3,nitrate)。由於高量的銨對植物會產生毒性,所以植物只能吸收較多的硝酸根。但是土壤的顆粒是帶負電的矽酸鋁,而硝酸根也帶負電,同性相斥的結果造成它很容易流失。因此,植物時時都在監控土壤中的氮素濃度。

研究團隊先測量出豌豆(Pisum sativum)對氮肥最有反應的濃度區域,然後把每株豌豆的根系分別種在兩個半盆裡,一個半盆給予定量的氮肥,另一個半盆則給予不定量的氮肥。定量的氮肥分成三種不同的濃度:低(0.005 g/L)、中(0.010 g/L)、高(0.150 g/L)。而給予不定量氮肥的那半盆的變化分別為:

(一)低變化組:增加或減少0.005 g/L;也就是說,低定量組的豌豆的不定量半盆,每週得到的氮肥會在三個不同的濃度之間變化:完全沒有氮肥、0.005 g/L、0.010 g/L;而中定量組豌豆的不定量半盆,則是0.005 g/L、0.010 g/L、0.015 g/L;高定量組則是0.155 g/L、0.150 g/L、0.145 g/L。

(二)高變化組:增加或減少原來給予定量的一倍。由於低定量組已經很少了,所以低定量組就沒有高變化組。中定量組則是0.020 g/L、0.010 g/L、沒有氮肥;高定量組是0.300 g/L、0.150 g/L、沒有氮肥。

氮肥每週給兩次,濃度的變化是隨機的,但平均濃度等於所屬定量組的濃度。這樣養12週以後,分別測量兩個半盆的根系,看哪一邊長得多。

結果發現:

(一)當定量的那半盆裡面氮肥的濃度低時(低定量與中定量組),豌豆會傾向於把較多根系投資在不定量的那半盆裡;這個現象尤其在中定量高變化組非常明顯喔!而當定量的那半盆裡面氮肥的濃度足夠時(高定量組),即使在高變化組裡面,雖然有時會完全沒有氮肥,但是豌豆還是會選擇把根系投資在定量的這半盆裡面了(豌豆OS:常常可以吃飽,就不用冒險去投資了)。

(二)比較最後的收穫也發現,當氮肥明顯不足(低定量組)的時候,植物會投資較少在種子與豆莢上;只有在氮肥較為充足(中定量高變化組與高定量所有組別)時,植物才會提高對種子與豆莢的投資。也就是說,雖然傳宗接代很重要,但是當自己都吃不飽的時候,還是先顧「腹肚」要緊;不過,當養份大致上充足的時候,即使有時會挨餓(中定量高變化組),植物還是決定要投資較多在孩子身上。

不過,看到這結果,就讓我們更進一步的瞭解到:雖然植物沒有大腦,但是它還是會思考,也還是會賭一把呢!

本文版權為台大科教中心所有,其他單位需經同意始可轉載)

參考文獻:

Dener et al., Pea Plants Show Risk Sensitivity. Current Biology (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.05.008

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在哥倫布把鳳梨引進歐洲以後,因為它的香甜好滋味讓它大受歡迎;但是身為熱帶水果的鳳梨,在溫帶的歐洲長得並不好!為了要讓王公貴族們吃到鳳梨,十六世紀的園丁們發明了「鳳梨暖爐」:把單顆鳳梨放在由馬糞堆肥做的暖床上的木製棚架,並升起爐火來保持溫暖,好讓鳳梨這熱帶植物可以在溫帶的歐洲開花結果;世界上第一個溫室就這樣誕生了,並由此開啟了歐洲建造溫室的熱潮!

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