科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)植物并非像我們認(rèn)為的那樣被動，而是能夠通過整合信息幫助它們“做決定”。阿爾伯特大學(xué)的James Cahill教授及其研究小組對一種名為苘麻的中藥材物種進(jìn)行巧妙的栽種實(shí)驗(yàn)，并使用BTC-2微根窗根系觀測系統(tǒng)對根的生長進(jìn)行了為期8周的監(jiān)測，從而發(fā)現(xiàn)了這一研究成果。該成果發(fā)表在2010年的《科學(xué)》雜志上。

生物學(xué)家早已發(fā)現(xiàn)動物能夠收集、使用食物供給的位置信息和潛在競爭者的信息，以此來決定ZJ的覓食策略。它們后續(xù)的行為反應(yīng)便是基于食物供給是否充足而不必承擔(dān)與其他動物競爭的風(fēng)險(xiǎn)。Cahill發(fā)現(xiàn)植物同樣也具有整合食物信息和競爭者信息的能力。因此，植物也表現(xiàn)出獲取土壤資源的特殊的行為策略。

早期研究發(fā)現(xiàn)植物能夠根據(jù)食物的位置或者競爭植株改變根系的生長狀況。而Cahill和他的同事則將上述兩種信息綜合到一起。因?yàn)?/span>整合信息是一種已經(jīng)在動物身上得到驗(yàn)證的復(fù)雜能力，但卻從沒有在植物體上看到。所以研究小組希望看到植物在雙重信息影響下的表現(xiàn)。

Cahill的研究小組使用被研究成員戲稱作“Camera on a Stick”的“Mini-Rhizotron”技術(shù)——BTC-2（Bartz Technology Corporation, Santa Barbara, CA, USA）對在定做花盆里生長的各種處理下的盆栽苘麻的根系生長進(jìn)行觀測。下圖展示的是阿爾伯特大學(xué)James Cahill實(shí)驗(yàn)室使用BTC-2拍攝的根系圖片。

處理的變量包括養(yǎng)料分布（食物信息）和競爭植株共存情況（競爭信息）。如下圖所示，一年生植物A. theophrasti在6種土壤異質(zhì)性（均一、中心斑塊、邊緣斑塊）和競爭性（獨(dú)自生長、與競爭者共存）組合處理中生長。其中，（A）獨(dú)自在均一性土壤中生長；（B）獨(dú)自在養(yǎng)料集中在斑塊中心的土壤中生長；（C）獨(dú)自在養(yǎng)料集中在斑塊邊緣的土壤中生長；（D）在均一性土壤中與競爭者共同生長；（E）在養(yǎng)料集中在斑塊中心的土壤中與競爭者共同生長；（F）在養(yǎng)料集中在斑塊邊緣的土壤中與競爭者共同生長。柱狀陰影表示養(yǎng)料斑塊。綠色的植物表示植株（研究個體和競爭者）的位置。紅色的矩形來自研究個體，藍(lán)色的矩形來自競爭者，表示平均根系幅度。每副圖（A-E）底部的折線表示每個位置的研究個體的根系的比例。

在養(yǎng)料均一分布的盆里生長的單一苘麻的根系幅度（莖的基部到根系可見的遠(yuǎn)邊緣的直線距離）極大，在寬度上幾乎覆蓋了整個土壤（A）。而當(dāng)兩株苘麻共同生長在一個養(yǎng)料均一分布的盆里時(shí)，它們的根系便會停止朝向?qū)Ψ降臋M向生長（D）。苘麻個體“拒絕”接觸對方，從而形成了根系的完全隔離。據(jù)Cahill分析，這是植物權(quán)衡風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)（risk versus reward）所做的“決定”。但是當(dāng)兩株苘麻共同生長在一個養(yǎng)料集中在研究個體和競爭者之間的盆里時(shí)，它們的根系則會朝向?qū)Ψ缴L（E）。Cahill分析道：當(dāng)回報(bào)更高時(shí)，植物會選擇冒險(xiǎn)去參與競爭。

在該突破性的研究實(shí)驗(yàn)中使用的Mini-Rhizotron根系觀測系統(tǒng)BTC-2是由美國Bartz公司研制生產(chǎn)的、世界上商業(yè)化微根窗生態(tài)觀測設(shè)備。目前BTC-2已升級BTC-100。BTC-100能夠?qū)崿F(xiàn)15-100倍的放大倍數(shù)，達(dá)到6：1的放大范圍，從而精確分辨細(xì)根乃菌根。BTC-100不僅用于盆栽或根窖生長的植株的根系觀測，而且適用于森林、草原、濕地、農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)的不同類型植被的長期監(jiān)測。在國內(nèi)，經(jīng)北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司的積極引進(jìn)和推廣，BTC-100業(yè)已成為中國科學(xué)院生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)和農(nóng)業(yè)部學(xué)科群建設(shè)項(xiàng)目批量使用的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備。