很少有人去思考，植物的枝干為什么往上長(zhǎng),，根卻往地下扎,。我們知道，人很容易分辨方位,，因?yàn)槿擞幸惶追浅?fù)雜的感覺(jué)系統(tǒng),，那么，植物怎么分清方向呢,？植物也有感覺(jué)器官嗎？目前,，科學(xué)家希望借助空間科學(xué),，揭示植物的生長(zhǎng)奧秘。
達(dá)爾文也沒(méi)有找到答案
當(dāng)花盆中的植物長(zhǎng)到一定的高度后,，把花盆傾斜,，但植株仍會(huì)朝上生長(zhǎng)。這一現(xiàn)象引起科學(xué)家的興趣,。
科學(xué)家們首先想到的是重力,，他們從物理學(xué)角度認(rèn)為,，地球的引力一定是影響植物生長(zhǎng)方向的重要因素。當(dāng)時(shí),，進(jìn)化論的鼻祖達(dá)爾文曾觀察到,，植物的芽和根在改變生長(zhǎng)方向時(shí)，各部分細(xì)胞的生長(zhǎng)速度不同,，但這一切又是由誰(shuí)來(lái)決定的呢,？達(dá)爾文無(wú)法做出更進(jìn)一步的解釋。
1926年,，美國(guó)植物生理學(xué)家弗里茨·溫特做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),，他使植物的胚芽鞘一面受光，另一面對(duì)著無(wú)光的黑暗處,。結(jié)果胚芽鞘的生長(zhǎng)發(fā)生了有趣的變化,，漸漸朝著有光的方向彎曲。后來(lái),，溫特從胚芽鞘中分離出一種植物生長(zhǎng)素,，它具有促使植物生長(zhǎng)的功能。當(dāng)胚芽鞘受到光照時(shí),，生長(zhǎng)素就聚集到遮蔭的一側(cè),，而生長(zhǎng)素的積累使遮蔭部分生長(zhǎng)加快，受光部分則由于缺少生長(zhǎng)素而生長(zhǎng)較慢,，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)彎曲,。于是溫特認(rèn)為，植物莖或葉片的彎曲是由于生長(zhǎng)素在組織內(nèi)的不對(duì)稱分布造成的,。
許多植物的生長(zhǎng)都有向光性,，但在北半球許多森林中的樹(shù)木，其主干都是筆直朝上生長(zhǎng)的,，而太陽(yáng)從來(lái)沒(méi)有在它們的正上方光顧過(guò),，況且有些樹(shù)木還是從一些被埋在見(jiàn)不到陽(yáng)光的土壤里萌發(fā)出來(lái)的。
重力是否為幕后的操縱者
溫特發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)素的秘密后,，很多科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)植物根總是朝著地心引力的方向生長(zhǎng),。
植物根總是朝著地心引力的方向生長(zhǎng)，通過(guò)植物生長(zhǎng)素在根細(xì)胞里不同的分布來(lái)實(shí)現(xiàn),，于是這些科學(xué)家提出,，也許有一種被稱為“平衡面”的重力感應(yīng)物流向根細(xì)胞的底部，從而影響生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在細(xì)胞中的分布,?？墒沁@種“平衡面”究竟屬于何物？又是如何起作用的呢,？科學(xué)家們一時(shí)無(wú)法知曉,。
科學(xué)家認(rèn)為,，重力在植物的方向感知方面充當(dāng)了某種重要角色，并且影響著植物的諸多表現(xiàn)行為,，但植物究竟怎樣“感覺(jué)”到重力的牽引,，并以何種方式回應(yīng)重力的牽引作用尚不清楚。重力的牽引是如何導(dǎo)致植物在生長(zhǎng)過(guò)程中的生化反應(yīng)變化,，又成為科學(xué)家感興趣的研究?jī)?nèi)容,。
無(wú)機(jī)鈣不可忽視的作用
近年來(lái)，美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的植物學(xué)家邁克爾·埃文斯以及同事提出了新的理論：無(wú)機(jī)鈣對(duì)于植物的生長(zhǎng)方向起著舉足輕重的作用,。他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),，植物的彎曲生長(zhǎng)過(guò)程中，無(wú)論是根冠下側(cè)部位還是芽的上側(cè)部位,，都存在著高含量的無(wú)機(jī)鈣,。
那么，無(wú)機(jī)鈣又是如何使植物辨別方向的呢,？埃文斯解釋說(shuō),，因?yàn)楦谟兄鴺O為豐富的含淀粉體的細(xì)胞，在重力的作用下,，淀粉體就會(huì)把內(nèi)部的鈣送到根冠下側(cè),。這時(shí)，如果用特殊的實(shí)驗(yàn)手段去阻止鈣的移 動(dòng),，植物就不會(huì)按正常的方式去生長(zhǎng),。同樣，植物的芽雖然沒(méi)有冠部,，但也含有豐富的淀粉體,，淀粉體也能將其內(nèi)部的無(wú)機(jī)鈣送到上側(cè)的細(xì)胞中，這說(shuō)明,，無(wú)機(jī)鈣對(duì)植物生長(zhǎng)方向起著不可忽視的重要作用,。
航天技術(shù)或許能揭開(kāi)謎底
一些科學(xué)家推測(cè)，當(dāng)植物細(xì)胞中的流動(dòng)物質(zhì)(原生質(zhì))在重力的作用下向下流動(dòng)的時(shí)候,，細(xì)胞壁上的壓力會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化并產(chǎn)生某種信號(hào),，來(lái)辨別哪是“上”，哪是“下”,。
據(jù)悉,，美國(guó)宇航局計(jì)劃用航天飛機(jī)把植物種子送上天，希望揭開(kāi)植物生長(zhǎng)的奧秘,。美國(guó)宇航局“生命／磁場(chǎng)”實(shí)驗(yàn)的主要負(fù)責(zé)人卡爾·哈森斯坦說(shuō)：“航天飛機(jī)將把亞麻種子送上地球軌道,，在那里,，將由計(jì)算機(jī)控制種子萌發(fā)時(shí)所需要的水與溫度,。種子在這種環(huán)境中,，重力已經(jīng)變得微乎其微了，同時(shí),，植物細(xì)胞中的原生質(zhì),，以及淀粉顆粒的運(yùn)動(dòng)也將發(fā)生變化。”科學(xué)家指出,，研究淀粉顆粒在不同環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能有助于揭開(kāi)種子萌發(fā)方向的秘密,。
