很少有人去思考,，植物的枝干為什么往上長,，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)雜的感覺系統(tǒng),，那么，植物怎么分清方向呢？植物也有感覺器官嗎,？目前,，科學(xué)家希望借助空間科學(xué)，揭示植物的生長奧秘,。
達(dá)爾文也沒有找到答案
當(dāng)花盆中的植物長到一定的高度后,，把花盆傾斜，但植株仍會(huì)朝上生長,。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方向時(shí),，各部分細(xì)胞的生長速度不同，但這一切又是由誰來決定的呢,？達(dá)爾文無法做出更進(jìn)一步的解釋,。
1926年，美國植物生理學(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)著無光的黑暗處。結(jié)果胚芽鞘的生長發(fā)生了有趣的變化,，漸漸朝著有光的方向彎曲。后來,，溫特從胚芽鞘中分離出一種植物生長素,，它具有促使植物生長的功能。當(dāng)胚芽鞘受到光照時(shí),，生長素就聚集到遮蔭的一側(cè),，而生長素的積累使遮蔭部分生長加快，受光部分則由于缺少生長素而生長較慢,，導(dǎo)致植物生長彎曲,。于是溫特認(rèn)為，植物莖或葉片的彎曲是由于生長素在組織內(nèi)的不對(duì)稱分布造成的,。
許多植物的生長都有向光性,，但在北半球許多森林中的樹木，其主干都是筆直朝上生長的,，而太陽從來沒有在它們的正上方光顧過,，況且有些樹木還是從一些被埋在見不到陽光的土壤里萌發(fā)出來的。
重力是否為幕后的操縱者
溫特發(fā)現(xiàn)植物生長素的秘密后，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,。
植物根總是朝著地心引力的方向生長,，通過植物生長素在根細(xì)胞里不同的分布來實(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”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)致植物在生長過程中的生化反應(yīng)變化,，又成為科學(xué)家感興趣的研究內(nèi)容,。
無機(jī)鈣不可忽視的作用
近年來，美國俄亥俄州立大學(xué)的植物學(xué)家邁克爾·埃文斯以及同事提出了新的理論：無機(jī)鈣對(duì)于植物的生長方向起著舉足輕重的作用,。他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),，植物的彎曲生長過程中，無論是根冠下側(cè)部位還是芽的上側(cè)部位,，都存在著高含量的無機(jī)鈣,。
那么，無機(jī)鈣又是如何使植物辨別方向的呢,？埃文斯解釋說,，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,。同樣，植物的芽雖然沒有冠部,，但也含有豐富的淀粉體,，淀粉體也能將其內(nèi)部的無機(jī)鈣送到上側(cè)的細(xì)胞中，這說明,，無機(jī)鈣對(duì)植物生長方向起著不可忽視的重要作用,。
航天技術(shù)或許能揭開謎底
一些科學(xué)家推測,，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),，來辨別哪是“上”,，哪是“下”。
據(jù)悉,，美國宇航局計(jì)劃用航天飛機(jī)把植物種子送上天,，希望揭開植物生長的奧秘。美國宇航局“生命／磁場”實(shí)驗(yàn)的主要負(fù)責(zé)人卡爾·哈森斯坦說：“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)可能有助于揭開種子萌發(fā)方向的秘密,。
