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植物的方向感哪來的?植物是如何感知外力?科學家用實驗來告訴你

簡介作者沿著這幾個實驗的結果,又進行了一番推理,他認為,植物從來就不是被動地活下去,它們能感知重力、離心力,還能主動地進行生長階段的調整,而且,植物細胞內部的平衡石還具有感受重力的作用

緻密平衡石怎麼學

我們繼續來講《植物知道生命的答案》這本書,上次我們說了植物的視覺、嗅覺、觸覺。下面,我們來說說植物的定位系統是怎麼運作的?

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作者先是引述了托馬斯·安德魯·奈特做過的一次實驗:把蠶豆幼苗沿著不同的方向,緊緊繫結在木板上,這些蠶豆幼苗的根尖,朝著任何方向。然後呢,就施加外力,讓這些木板用較快的速度旋轉。實驗結束以後,奈特發現,在離心力的作用下,植物的根,是向著離心力的方向生長,植物的莖,向著相反的方向生長。這說明植物能對離心力做出反應。還有一個實驗,是把植物幼苗上下倒著放,結果呢,植物幼苗的根就重新定向,向下生長。可見,植物對重力也能做出反應。

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那麼,這兩個實驗結合起來,說明了什麼呢?它們一起證明了植物能夠感知外力,並且能對外力做出反應。這是因為,在植物的根尖和內皮層中,分佈著一種植物細胞團,在這種細胞團內部,含有一種緻密球狀結構,它們起著重力感受器的作用。所以,這種緻密球狀結構被植物學家稱為“平衡石”,它和人類耳朵裡的耳石起的作用一樣,都是為了感知重力,然後才能進行定位。為了驗證平衡石的重要性,科學家們透過磁場,改變植物細胞內平衡石的位置,結果這些植物全部偏向一側生長。植物的這種習性,被稱作“向地性”。植物的這種向地性,一直被人們當作是地球重力的影響。

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在以前的認知裡,人們習慣把植物看成是靜止的生命,是受外力擺弄卻被動生長的。在延時攝影技術還沒得到應用時,達爾文就已經透過長時間的觀察、測量,發現植物在做一種重複性的“螺旋狀搖擺運動”。螺旋狀搖擺運動,是指植物的一種轉圈搖擺的姿勢,就像陀螺轉圈一樣,達爾文把這種運動稱為“迴旋轉頭運動”。他在實驗裡,觀察了蠶豆苗、野甘藍、草莓和鬱金香等植物,發現它們在生長過程中,都跳著這種轉圈搖擺舞。植物的這種運動軌跡,說明植物在生長的同時,也做著一種有規律的運動,說明植物不是被動生長,它們知道自己在空間中的位置,不然,它們的運動軌跡就不會具有規律性。

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對於植物的這種運動方式,科學家提出兩種對立的假說來分析原因:達爾文認為,這種運動,是所有植物的本能,他又進一步推測,植物是具有運動能力的;但是,另外兩位植物學家伊斯雷爾森和約翰森,他們猜測地球重力才是植物進行運動的原因,植物本身是沒有運動能力和運動意識的。

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這兩種對立的假說,說的問題無非就是植物的迴旋轉頭運動與重力有沒有關係。雖然這兩種假說提出的時間比較早,可是,直到最近幾年,國際空間站的功能健全以後,才有條件進行相關實驗。實驗證實了達爾文的猜想是正確的,因為,在空間站幾乎失重的條件下,植物仍然呈現出螺旋狀運動。這就說明,重力只是植物迴旋轉頭運動的促進條件,而不是必需條件。植物做螺旋狀運動,確實與植物的內部構造有著重要關係。有了感受器提供資訊,不管有沒有重力,植物都在做著螺旋狀運動。只不過,在重力條件下,這種螺旋狀運動的幅度會更大些。那麼,這個實驗的結論,又說明了什麼問題?說明植物對重力做出反應的方式和人類相似,都依賴於感受器提供資訊,這樣才能確定方位、保持平衡。也就是說,植物的定位系統,是依靠細胞內部感受器來運作的。

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作者沿著這幾個實驗的結果,又進行了一番推理,他認為,植物從來就不是被動地活下去,它們能感知重力、離心力,還能主動地進行生長階段的調整,而且,植物細胞內部的平衡石還具有感受重力的作用。所以,植物對於自己的空間位置是具有意識的,它們能夠分辨出上和下,說明植物是有方向感的。比如蠶豆苗就是個例子,就算是把它倒過來放置,它的莖也會朝著地面生長。

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題外話:讀書可以擴充我們知識邊界,獲得更多看問題的視角,但盲從是要不得的...

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