气雾栽培植物气生根形成是生物自组织的一种表现

为什么植物在气雾栽培环境下,表现出发达的不定根,原有胚根发育的主根及土壤中形成的多级分根都退化,这是植物在新环境下表现的自组织行为,所谓自组织行为,就是新的环境(温光气热水等)触发植物为适应新环境而进行自我结构的重构与新功能的形成,这种触发与基因突变无关,与达尔文的基因突变---自然选择的理论相悖,在短的时间内植物的根系不可能发生遗传性的突变,而是一种自组织的行为。那么什么叫生物自组织行为呢?

自组织是一个复杂的过程,涉及到很多种物质分子的变化。当自然环境发生变化时,生物接受自然环境的变化信息会在不同层次的结构水平和物质分子水平进行自我组织完善,形成新的变异性状,表现为新性状对环境的高度适应,生物体与自然环境的协调统一。

生物自组织作用是非常广泛的,生物的每一个细胞、组织、器官、系统等都可以感受自然环境的变化信息从而对信息做出相应的处理,相应结构和物质分子重新自我组织发生变化,表现为相应的生物变异。生物各种各样的性状变异、结构变化、分子变化等都是生物自组织的结果。广义的讲,生物体内进行的各种各样的反应都可以看成是一种生物自组织,生物自组织是生物体内所有反应的总称。

生物体内某一层次物质分子的变化会诱导下一层次物质分子重新自组织产生新的变异分子,新的变异分子又会重新诱导下一层次物质分子重新自组织变化,形成分子的链锁反应。不同层次的分子间进行着诱导——自组织——诱导——自组织的复杂变化,这些不同层次的物质分子变化错综复杂,相互联系,协同变化。内环境的变化会诱导细胞质的变化,细胞质的变化又会诱导核基质的变化,核基质的变化又会诱导染色体的变化,涉及到复杂的信号传导和分子反应。

气雾栽培的水葫芦,其发达的气囊消失,因为有了定植板固而无需气囊结构的悬浮,栽培时植株叶柄囊体退化叶柄如小白菜,这是外界浮水环境的消失,所产生的信号刺激,而所产生的连锁重构。水培花卉生产过程中进行断根催根与水环境漂浮诱导,从而实现所有的陆生植物都能静态水培,这过程中也是人为环境创造刺激,为陆生植物根系的发育提供了有利于水生根自组织重构的诱导。所以水培花卉的生产我们也叫植物水生诱导技术,也可以说是植物都具有强大的生态适应性。自组织行为的诱因在于环境的刺激,不是说自身的突变再经自然选择而形成新性状。蔬菜、果树、药材、林木甚至水生植物,在气雾栽培环境下,都会自组织地形成气生根,并不是植物在短时间内发生了变异,而是一种自组织行为,但是如果长期的新环境,会让这种自组织变成可遗传的新性状。让自组织适应新环境,从而形成了达尔文构建的自然选择进化论,这是两个方向的思维模式,进化论是有基因突变再由选择淘汰,而自组织是,有环境诱导,生物再行适应性重构。也可以说是对进化论的理论补充与互补,是辨证的统一。就如牛顿力学与量子力学也是条件不同情况下的一种应用互补,宏观适用牛顿力学,微观适用量子力学,这样才让物理力学得到新的发展。

在气雾培环境下,植物获取水份与营养变得直接而快速,营养液直喷于根系,这种适合土壤的级性根就自然消失。如生长于沙漠的骆驼刺,矮小的植株,但地下根深达十多米,为的就是能从远处吸收更多的水份,扩大吸收范围,所以也有农业生产上的水生苗,旱长根说法 。在悬空气雾环境下,根系无需克服阻力,自然就失去了土根发达机械组织特性,根系大多为柔嫩洁白的薄壁组织根系。包括根系皮层细胞,及细胞的木栓化及凯氏带都会发生退化。这样根系吸收水份及营养的阻力比土壤中就大大减少,从而形成高效快速的吸收机制,这些根细胞组织的形态变化与生理变化都是在气雾环境下自组织的表现。

气雾环境下葡萄的根系,根系的伸长区特长

一般叶菜类根系

瓜果类根系

核果类桃初生气生根形态