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植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

 思明居士 2021-03-31

从一颗种子生根发芽开始,它们的一生就展开了,虽然不是所有的植物都有根(藻类植物是没有根这个器官的)但是根却是很多植物能够存活最重要的部分。

根之最

高等植物的营养器官,能够把植物固定在土地上,吸收土壤里的水分和溶解在水中的养分,有的根还能贮藏养料。

有句话说“树有多高,根有多深。”或者叫树大根深。这个有一定的道理,植物的地下根系部分深度与地面部分高度成一定比例,但是也不是绝对的相同。比如我们南方很多地方的主食大米饭的来源水稻,成熟水稻的高度大约在1米左右。而根系深度只有30公分左右。而作物棉花高度大约在1.5米到2米左右,而根系深度大概在2.2米左右。而在一些热带地区,棉花却可以长到6米的高度。根系深度可达15米。据报道目前发现的扎根最深的植物是在南非奥里斯达德附近的回声洞,那里有一株无花果树,据估算它的根已经深入地下有120米。这个高度几乎快要达到埃及胡夫金字塔137.2米的高度了。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

沙棘是目前发现的单株植物根系最发达的种类,由于环境严酷少水少养,所以沙棘的根系变得异常发达,往下可深入地下30米,并向四周覆盖最远400米的距离。而根系生长最快的植物(按平均测算)是亚马逊丛林里的一种兰科植物,种子发芽后,根系一天最快可长出20公分!几乎可以达到肉眼可见的速度。

你是否好奇人们是怎么在不把植物挖出来却知道根系情况的吧?其实人们为了研究植物根系还是发明了很多办法。比如玻璃墙法,内窥桶法,生物电磁法等。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

“聪明”的根

其实植物的很多活动都是在我们看不见的地下进行的。根有很多有意思的特性让研究它们的人感到费解。根在地下有向水性、向地性、向肥性。根系会主动的往含水丰富养分肥沃的土壤方向生长。不管你把种子或者植株放在哪个方向,根总能找到往下(往重力)的方向正确的生长。人们称这个为根的向地性。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

种子不管怎么放置根总能找到向地心的方向

根,或者说根尖是如何知道方向的?被放倒的植物也会努力改变根茎的方向来适应变化,这是如何做到的?

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

一开始人们认为根是感知重力方向来知道那边是地下。但是后来有人做了一个有趣的实验推翻了种重力说。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

他们把植物扎根在一个不停旋转的圆筒上,发现根不再朝地心重力方向生长,而是朝向圆轴的向心力方向生长。 说明这种情况下根尖不再受重力影响作用。所以推翻了根只对重力有感应的狭义理论。说明根尖存在一个力学传感器。后来借助显微技术的帮助,人们终于弄明白了植物根系的力学传感器是如何的,又是怎么样工作的。

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在植物的根尖部分有一些特殊的细胞,这些细胞里有一些团状的球状颗粒物质,就是上图中黑色一团一团的。这些东西后来经过化验分析是被包裹的矿物盐或者氧化铁颗粒(根据植物不同)。

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正常情况下,如果根尖垂直地表,这些颗粒在重力作用下处于细胞底部,而这种传感器细胞内壁有一层感应膜,它们靠感应颗粒团的压力来判断根尖的方位。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

如果你把根横过来,这些小铁球也会在重力作用下跟着移动,这样根尖就知道自己的方位了。聪明的根原来就是用了这样简单但是有效的办法来帮助保持植物方向与维持平衡。其实类似的位置传感器在我们每个人的耳朵里也有,就是被称为“耳石”的一种碳酸钙盐结晶。人类之所以能够正常活动,是因为在双侧的耳内有调节身体平衡的器官。其中重要的结构之一就是球囊、椭圆囊。因为在球囊、椭圆囊结构内有感受重心变化的碳酸钙盐结晶,形状像石头,故后者称为耳石,前者称为耳石器。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

耳石电镜显微图

其实我们和植物使用的是类似的力学位置传感器官。

植物的社交

植物之间彼此知道对方的存在吗?那是当然的,植物不仅知道彼此的存在甚至植物之间还有“社交”哦!比如割草的时候植物就会释放一种信息素来告诉同伴大祸临头啦,赶紧转移养分到根部,以便被“割完韭菜”后能恢复元气。这种气味就是我们生活中最常接触到的草腥味。尤其你从绿化施工的附近经过时。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

而最近的研究发现,其实植物之间的“社交”有很大一部分是在地下靠根部来进行的。在我们看不到的那个地下世界,植物正在以我们想象不到的方式“讨论”着哪里有吃有喝,怎么一起干掉竞争对手之类的话题。研究发现,两株彼此靠近的植物之间会用根部来相互感知对方的存在并通过彼此缠绕来建立一些联系。

有个成语叫盘根错节,就是对这种情况的形象描述。同类植物之间会相互在地下通过根系形成一种屏障来保护自己脚下的地盘,一旦他们识别到其他种类植物的根系,就会想办法阻止其他植物根系的生长。而同类之间的根系会相互指引地下水肥丰富的位置给对方。这种情况是真实存在的。它们似乎会在地下建立一种联盟机制来促进共同生长。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

而在植被茂密的森林中,由于脚下的地盘几乎早就被其他高大植物占完了,一些后来的植物发展进化出了寄生根,绞杀根,甚至气根来应对。真的是为了生存想尽了各种办法。

植物的根是如何知道方向的?答案原来在我们的耳朵里

根是植物从海洋走向陆地最成功的进化,如果没有落地生根的能力,也就没有今天我们陆地上各种各样种类繁多的植物了。

梵观点:植物这种生物可能远比我们想象中的更有感知力,折断他们可能也会“疼”,踩踏他们可能也会无奈。只是无法表达出来罢了。

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