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出品：科普中国

作者：杨雨（中国科学院成都生物研究所）

监制：中国科普博览

在干旱区，水资源匮乏是限制植物生存的关键因素。在漫长的进化过程中，旱生植物逐渐演化出多种多样的抗旱适应机制，如仙人掌的储水茎、复活草的“假死”技能、深根植物的地下水探测系统。然而，其中最普遍却最易被忽视的，是那些肉眼难辨的“地下触手”——根毛。这些直径仅约10微米的根毛，比头发丝还要纤细，却是植物获取资源的“微型吸管”。对旱生植物而言，它们更是关乎生死存亡的“战略武器”。

2025年4月，我们团队（中国科学院成都生物研究所植物功能适应与重大工程区乡土植被恢复创新团队）通过对西南干旱河谷区进行取样分析，揭示了根毛在植株生长过程中扮演的重要角色。

植物根毛区

（图片来源：作者拍摄）

“环境感应器”，自带“晴雨表”

根毛是植物根系表皮细胞向外延伸的管状细胞。根毛的发育因物种和环境的差异而不同，因此根毛性状与根系觅食策略密切相关。在干旱、贫瘠的土壤环境中，植物往往通过形成更长、更密集的根毛提高资源获取效率。

西南干旱河谷是我国典型的生态脆弱区，由于焚风效应（湿润气流越过山脉后，在背风坡形成干热风）的影响，常年干旱。我们发现，在西南干旱河谷区95%的植物具有根毛结构。而年降水量是影响根毛变化的关键因素，雨水多的时候，根毛就长得密密麻麻的，这样植物就能吸得更多；而雨水少的时候，根毛就少而精，效率显著提升。这就好比植物在说：“雨水多的时候，我得多长些吸管来吸个够；干旱来了，我就得节省支出，提高效率。”

西南干旱河谷“萨王纳”植被

（图片来源：作者拍摄）

“随环境而变”，保证吸水充足

根毛是自然界的节能“工程师”，可以有效地提升资源吸收效率，同时维持较低的“投资成本”。在干旱河谷区，植物根毛能增加根系表面积高达1.8倍。在应对水分胁迫时，植物通过增减根毛数量（而非延长根毛）来调节吸水效率。而根毛形态主要取决于根系结构形态，细根植物发育密集的短根毛，就像是在有限的空间里撒网捕鱼一样，能高效地捕获资源；而粗根植物的根毛虽然数量不多，但长得又粗又长，就像是扩大了捕鱼的范围，确保资源的高效利用。

干旱河谷代表性物种的根系横切面

（图片来源：作者自制）

面对干旱，渺小的根毛或许比高大的枝叶更具决定性。在干旱退化生态系统中，根毛密度成为植物争夺水分的“秘密武器”。我们还发现，在干旱河谷地区常见的优势植物——如半灌木毛莲蒿和亚菊，其根系表面发育密集的根毛网络。这些微米级的“吸管”能迅速捕捉土壤中稀缺的水分，甚至在降雨后的几分钟内迅速启动吸水功能，抢占生存先机。

干旱河谷优势物种

（图片来源：inatualist）

“地下智者”，从根毛中汲取生态智慧

根毛的增减影响一颗植株的生长，也关乎整个物种的存续，旱生植物用最朴素的逻辑诠释了适应之道，那就是选择调整自身以适应环境。

毛莲蒿、亚菊这类“根毛策略家”为生态修复提供了新思路，即优先选择高根毛密度的物种，可显著提升植被恢复的成功率。未来，通过筛选或育种强化这一特性，或许能培育出更能适应极端环境的“生态修复特种兵”。在应对全球水资源短缺的挑战时，农业领域也可以从这些抗旱植物中汲取宝贵的经验。例如，通过优化根系结构来提高水分利用效率，培育根毛密集型的农作物。

从微观的根毛调控到宏观的物种分布，旱生植物用长达1亿年的进化历程向我们揭示：生存的本质不是对抗匮乏，而是学会高效利用。当水资源危机成为全球命题，这些“绿色智者”的生存智慧正变得愈发珍贵，在即将到来的时代，我们或许都需学会像它们一样，以最优雅的姿态，活出最极致的效率。