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植物密度的奇妙影響：為何密集生長的植物會變小？
在自然界中，植物的密度會影響它們的生長模式與形態，這一點在科學界受到廣泛關注。植物密度指的是每單位面積上所存在的植物數量，通常在種子同時發芽的單一植物種類中解釋最為簡單。然而，植物密度的影響其實比我們想象中更為複雜，尤其是當植物生長得過於密集時，我們經常會目睹它們變得更加矮小，生長遲緩的現象。
植物密度的變化，除了取決於可用空間，還受到資源（如光照、水和養分）可獲取程度的影響。當植物之間的競爭加劇，尤其是在光線資源匱乏的環境中，某些植物將難以獲得足夠的資源以實現最優生長。
然而，隨著植物密度的增加，這種競爭會影響到植物的結構及發育模式，進而衍生出一個現象，即自我稀疏。
自我稀疏的過程當中，大量的植物會因為資源不足而死亡，最終存活的植物則有更多的資源可供吸收，表現會更加優異。這樣的現象在農業及林學中顯得尤為重要，因為它提供了一個了解植物間競爭的實驗方法。
單一植株與密度
在同時播種或種植的單一物種群落中，科學家們稱之為「單一植物種群」。這類研究不僅在農業和園藝中受到關注，在生態學中同樣相關。總體而言，單一植物種群的地上生物量隨著密度的提高而增加，直到生物量達到飽和點，這一現象被稱為「固定最終產量」。這是指每單位地面面積的總植物生物量。
一旦生物量達到最高，土壤的種子產量不再保持不變，往往會隨著密度的增加而下降。
自我稀疏的影響
在植物界中，實驗報導指出當植物密度越高，個體的生長情況也隨之變化。以草本植物為例，在密度達到80,000株每平方米的極端情況下，很多植物會在發芽後不久開始競爭，最終可能會有高達95%的個體死亡。這為農民提供了一個警示：過高的密度不會促進種子產量。
一般來說，現代農業中根據最終植物大小的不同，密度範圍可從每平方米5-10株玉米，到每平方米200-300株水稻或大麥。
在林業方面，密度則保持在每平方米少於0.1株。隨著植物密度的增加，不僅每平方米的生物量提升，葉面積指數（LAI，單位面積的葉面積）也隨之上升。隨著葉面積指數的提高，截獲的陽光份額增多，然而，光合作用的增益卻並不會與葉面積指數的增加相符，這就是為何高植物密度下的總生物量最終會饱和的原因。
單一植物種群的個體生長
回到單一植物種群的情況，隨著密度的增加，平均每個植物的生物量卻大幅減少。每當密度加倍時，植物的平均大小通常會減少30-40%。密集生長的植物會將更多的生物量投入到幹部，而對葉片和根部的投資則相對減少。
此外，密集生長的植株往往會擁有較少的葉片，這些葉片通常更小而且狹窄，特別是在植株的較低部位。
關於幹部，密集群落中的植物雖然平均高度相似，但幹部直徑卻顯著較小，並且側芽的數量（例如，草類的抽枝或樹木的分枝）也會減少。在根系方面，雖然植物的根長和整體密度保持不變，但每株植物的根數量卻顯示下降，這未來可能會對植物的生長造成負面影響。
密集生長對繁殖的影響
由於密集生長的植物較小，因此每個植物所產生的種子數量也相對較少。而且，作為總植物生物量的比例，種子產量的變化以及單個種子的重量也將降低。
植物密度的影響成為了全球生態學與植物生理學研究中不可忽視的話題。當面對資源的競爭時，植物如何適應，是否會引致其體型的縮小，這是否真是自然選擇的結果？
