某些植物具有在荒凉地区如沙丘、火山景观和崩落区域定居的能力。这些早期的定居者具有独特的特征，使它们能够在艰苦的条件下茁壮成长。虽然某些植物不具备这些特征，但它们最终将跟随这些先锋物种的脚步。
特定植物能够在荒芜的环境中生根，例如沙丘、火山地形和受崩落影响的区域。这些地方的初始定居者拥有独特的特征，有助于它们在如此具有挑战性的条件中生存。尽管其他植物可能缺乏这些特定特征，但它们很可能在先锋植物之后不久就会到来。研究人员包括来自德累斯顿亥姆霍兹中心高级系统理解中心（CASUS）的里卡多·马丁内斯-加西亚以及来自西班牙和巴西的同事，研究了不同植物物种在这些新定居空间中的互动，利用基于根部生理知识的数学模型。他们的创新模型将物种间互动与有限土壤资源的整体可用性联系起来，同时确定先锋植物利用不易获得资源的最佳策略。
植物相互之间以多种方式互动，常见的情况是一个植物为另一个不同物种的植物提供支持。这种支持性的互动被称为促进作用。促进作用有几种类型：在共生促进作用中，两个植物互相帮助；在偏利共生促进作用中，被支持的植物对受益植物没有正面或负面影响；在对抗性促进作用中，被支持的植物获得收益，而受益植物承担费用。在后一种情况下，受益植物可能会留下它产生的资源，被支持的植物使用，尽管它本可以自行利用这些资源。有趣的是，受益植物似乎“容忍”这种情况，对于资源的损失没有防御反应，也没有完全停止生产它们。
“关于对抗性促进作用是否是一个真实现象的讨论仍在积极进行中。我们的研究提供了确凿的证据，表明这种互动确实可以在自然界中发生，”来自CASUS的年轻研究员和即将发表于《新植物学家》十月刊的主要作者里卡多·马丁内斯-加西亚博士解释道。“通过实验来证明对抗性促进作用可能是相当具有挑战性的。首先，必须确定这种互动有别于共生或偏利共生促进作用。此外，还必须确认这不是单纯的竞争，即两个植物都在降低彼此获取资源的能力。”
植物作为矿工
马丁内斯-加西亚与马德里胡安·卡洛斯国王大学的西罗·卡巴尔和圣保罗南美基础研究所的加布里埃尔·A·马西尔合作，将他们的建模焦点指向自然界中长期以来被怀疑存在对抗性促进作用的现象：先锋植物在无人居住的土地上生长，紧随其后是其他物种。这些先锋植物能改善周围环境，使有限的土壤资源（如氮和磷）更加可用。它们的能力无疑帮助它们繁荣发展，并且它们似乎对随后利用可用资源的机会主义植物毫不在意。最终，先锋植物继续受益于其独特的特征。从研究的角度来看，这个先锋植物的例子提供了一个可行的系统进行研究。然而，实践者尚未确定该背景下互动的本质。该研究中提出的模型结果为这些先锋区域中对抗性促进作用的存在提供了实质支持。可以合理推断，这类互动也可能在各种自然环境中发生。
“我们的模型揭示了植物间的互动源于资源的可用性，”卡巴尔补充道。“出乎意料的是，我们的发现表明，在资源有限到适度可用的环境中，对抗性促进作用显现为最有效的策略。尽管这一观点早已被提出，但直到现在仍未有强有力的实验证据或理论框架来支持。”因此，研究团队不仅证实了这种类型互动的存在，还表明对抗性促进作用是在特定环境条件下植物群落之间的最佳互动模型。
随着土壤随时间演变，越来越多的植物物种出现，这些物种之间的互动方式也将随之演变。尽管先锋植物继续改善资源的可用性，但由于资源的整体丰富性，这一因素对其他植物不再产生显著影响。当所有植物开始平等竞争时，对抗性促进作用的时期也结束。最终，先锋植物在资源挖掘中的早期优势可能在这种竞争中成为障碍。因此，其他植物物种将超过先锋植物，导致其最终在该地区消失。
根部建模如何帮助理解生态模式
建模在生态学中是一个关键工具，使得检验假设和探索那些通过实地或实验室研究难以评估的概念成为可能。在这种情况下，计算机模拟可以帮助理解生态动态和模式，甚至可能为实地和实验室实验的设计提供信息。2020年发表在《科学》上的一篇文章介绍了卡巴尔、马丁内斯-加西亚及其同事提出的数学模型，该模型预测了交互植物之间根系的密度和空间分布。随后与温室实验的比较显示出与该模型预测的显著一致性。
在发表在《新植物学家》上的研究中，早期的根模型经过扩展和微调，以说明先锋植物如何与其环境以及其他物种互动。精细化的模型考虑了有价值土壤资源的动态（包括输入、衰减、可用性，以及先锋植物的挖掘能力），以及根系的大小和形状与根部生长、资源挖掘和植物内部运输相关的成本。
