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植物的向性运动及其调节因素

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:“这就是说,植物有独立自主的运动能力。它的运动受着地心引力的影响,一般情况下,根总是向下生长的,茎总是向上生长的。”“植物体内有一种叫生长素的物质,它能刺激植物细胞的生长。”“植物的生长运动,不仅受地心引力的影响,还受光线的影响。”智星吴解释起来,“我是说植物像长有眼睛似的向有光源的地方生长。”

植物的向性运动及其调节因素

在少年植物学家小组会上,智星昊说:“不知大家仔细观察过没有,当一粒种子萌发以后,它长出的幼根总是向下生长的,它的幼茎总是向上生长的。如果你来个根茎上下颠倒,茎还是要向上长,根还是向下生长;如把萌发种子的幼根和幼茎都处于水平状态,几小时后,你会发现根会向下弯,茎会向上弯。”

“你说的情况和我的实验很类似。”胖子于说,“我发现了这个问题后,感到十分好奇,就用花盆做起实验来。我把一盆菊花横放着,将另一盆菊花用砖头在两边支起来倒放着,几天后我发现,横放的菊花和倒放的菊花都向上生长起来。”

“这就是说,植物有独立自主的运动能力。它的运动受着地心引力的影响,一般情况下,根总是向下生长的,茎总是向上生长的。”刀嘴李分析得十分透彻。

“那么,没有地心力,植物又会怎样生长呢?”瘦子王问。

“19世纪的时候,科学家纳依脱做了一个有趣的试验。”快手张说,“他把几株不同植物的幼苗放在一个车轮的螺丝孔里,然后使车轮围绕着轴不停地转动。车轮转动便产生了离心力。当离心力的大小和地心引力相等的时候,植物便按离心力的方向生长了,根向外伸,茎向里长。在宇宙空间里,植物在失重的情况下根会长得七弯八歪、不成样子。为了使植物有秩序地生长,要在土壤里补充钙,使其产生重力。

实际上,植物受地心引力的影响而决定其生长的方向,叫做植物的向地性,或叫向地性运动。根向着地心引力方向生长,叫正向地性运动;茎向着地心引力相反的方向生长,叫负向地性运动。”

“既然植物的生长要受地心引力的影响,为什么只是根向下生长而茎又背向地心呢?”瘦子王又提出了问题。

“植物体内有一种叫生长素的物质,它能刺激植物细胞的生长。”快手张解释起来,“不过,植物的根和茎对生长素的反应不一样,根只需一点点儿生长素就能促进生长,多了反而会抑制生长;相比而言,茎就需要较多的生长素才能促进生长。再者生长素在植物体内能够流动,当把幼苗平放着的时候,由于地心引力的作用,生长素集中在下侧多,于是下侧长得快,上侧长得慢,茎必然向上变曲。根的下侧生长素多,生长情况正好与茎相反,它的下侧长得慢,而上侧长得快,根就向下弯曲了。正是由于生长素这种特点,就使植物的根永远向下生长,并能深入土壤中吸收水分和无机盐,满足植物生长的需要;茎向上生长,可以把叶子舒展开来,接受更多的阳光,进行光合作用,制造更多的淀粉。”

“植物的生长运动,不仅受地心引力的影响,还受光线的影响。”智星吴说,“假如我们在一个山洞里游玩,突然熄了灯,周围一片漆黑。这时如果洞口射进来的光隐约可见的话,那么,不论多么艰难,我们一定能朝着光亮的地方慢慢走过去,最后到达洞口。你们相信吗?植物也有这个本领,如同长了眼睛一般。”

“呵!你在说童话故事吧!植物怎么会长眼睛呢?”刀嘴李发问道。

“当然,植物不能长眼睛。”智星吴解释起来,“我是说植物像长有眼睛似的向有光源的地方生长。”

“哦,这个我倒没太注意。”刀嘴李说。

“实际上,植物向光生长现象是生物进化论的鼻祖达尔文发现的。”智星吴说。

“他是怎样发现的呢?你说给我们听听。”快手张一听就来了兴趣。

“那是1880年,在英国一座普通的别墅内,”智星吴说,“一个小伙子惊呼起来,兴奋之情不亚于哥伦布发现了新大陆。”(www.xing528.com)

“‘爸爸,快来看呀,草籽发芽了!’

“‘草籽发芽有什么可大惊小怪的。’一位鬓发雪白的老人边答应着边从里屋走出来,他知道儿子指的是几天前喂鸟时掉落在墙角处的草籽。

“‘你瞧,这些草籽怪不怪,长出的幼芽全是弯曲的,而且好像是商量好似的,都朝窗口处弯曲。’小伙子说。

“这位老人就是大名鼎鼎的生物学家达尔文,他凑近仔细一看,嫩草芽如同喊着‘向窗看齐’一样,都向着窗口有光处弯曲着。他觉得十分奇怪,心想:‘这些生长的草芽弯向光源,是偶尔发生的呢,还是必然如此啊?’他想做个试验。

“达尔文采来当地常见的一种叫金丝草的单子叶植物的种子,放在一只盘子里,洒上一点儿水,用黑色纸盒罩住。几天后,他拿起纸盒,看到种子发的幼芽直直地向上挺立着。接着,他在盒壁上穿了一个小孔让光线透进来,重新罩在草芽上。又过了几天拿起纸盒一看,所有的幼芽都弯向开孔有光的一侧,而且弯曲处位于芽尖的下部。后来,达尔文又选了几种植物做类似的发芽试验,结果都是一样的。于是,充满睿智的达尔文明白了:植物的胚芽向光生长具有普遍性。

“这一发现,使达尔文十分兴奋,他想:‘对光敏感的是哪个部位呢?’只有通过试验来寻找答案。他把金丝草的顶芽切去,重复上述试验,看到它既不生长也不弯曲。由此他推测:胚芽向光弯曲是其顶芽造成的。

“这一令人激动的发现使达尔文喜出望外,他立即撰写论文并公开发表。让人遗憾的是,科学界对此竟平静得如同一潭死水,没有丝毫反应,直到30年后才引起关注。20世纪30年代,科学家才认识到植物的向光性是顶芽产生生长素造成的。”

智星吴接着说:“我们也做一次实验吧。找一只长方形的纸盒子,中间隔一层硬纸板,上面留几厘米空隙。隔板的左侧放一盆已冒芽的盆栽土豆;纸盒子的右侧剪一个圆洞以进入光线。其间土豆盆内的土壤保持湿润。几个星期后我们再看结果。”(如下图)

一晃,几个星期过去了。

少年植物学家们来到实验室一看,土豆芽从另一端的圆洞里钻了出来。打开硬纸盒,呵!土豆芽在纸盒里走了一段弯曲的“路”,最后从圆洞里伸出头来,就好像人们在漆黑的山洞里走出洞口一样。

“智星吴,土豆还真像长了眼睛一般,找到了有光亮的洞口。”刀嘴李快言快语地说,“你给大家讲一讲原理吧!”

“这就是说,植物在阳光的影响下,生长是不平衡的。芽背光的一面生长素分布得多,生长就快,芽向光一面生长素分布得少,生长就慢,所以,就会向有光的一侧弯曲。”

植物的向地性、向光性,还有向水性、向肥性(即植物有向水、向肥生长的特性),都是植物的向性运动,也可以叫做植物的生长运动。

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