树枝为什么是向上长的

植物对周围环境的反应，最奇妙的莫过于它的生长方向，比如从一粒小小的植物种子萌发开始，它就知道根应该往地下生长，而茎干则伸向天空。这是一个极为普通的现象，然而植物为什么会这样呢?它是怎样懂得“上”和“下”的概念呢?又是由什么力量促使它选择根朝下、茎朝上的生长方向呢?怎样解释这种生理机制?

科学家们首先想到的是重力，他们从物理学想到，地球的引力一定是影响植物生长方向的重要因素。当时，著名的英国生物学家、进化论的鼻祖达尔文曾观察到，植物的芽和根在改变生长方向时，各部分细胞的生长速度不同，但这又是由什么来决定的呢?达尔文无法做更进一步的解释。

到1926年，美国植物生理学家弗里茨·温特，做了一个颇能说明问题的实验。他使植物的胚芽鞘一面受光照，另一面对着无光的黑暗处；结果胚芽鞘的生长发生了有趣的变化，渐渐地朝着有光的方向弯曲，后来温特从胚芽鞘中分离出一种化合物——植物生长素，它具有促使植物生长的功能。胚牙鞘受到遮荫部分生长加快，受光部分则由于缺少生长素而生长较慢，结果导致弯曲发生。于是温特认为，植物的茎或叶片的弯曲是由于生长素在组织内的不对称分布造成的。当植物受到策略刺激时，植物组织下部的生长素含量会大大增加，于是就使植物的根朝下生长，而茎则朝上生长了。

自从温特发现植物生长素的秘密后，很多科学家投入到这一研究领域。他们发现，植物根总是朝着地心引力的方向生长，这同样是通过生长调节剂在根细胞里不同的分布来实现的，于是这些学者们提出，也许有一种被称为“平衡面”的策略感应物流向根细胞的底部，从而影响生长调节剂在细胞中的分布。水平放置的根，其上面比下面生长快，致使根向下生长，可是这种“平衡面”究竟属于何物?又是如何起作用的呢?学者们一时无法知晓。

不久之前，美国俄亥俄州立大学的植物学家迈克尔·埃文斯以及他的同事，提出了一个崭新的理论。他们认为，无机钙对于植物的生长方向起着举足轻重的作用。因为他们在研究中发现，在植物的弯曲生长过程中，无论是根冠下侧部位还是芽的上侧部位，都存在着高含量的无机钙。那么无机钙又是如何使植物辨别方向的呢?埃文斯解释说，因为根冠有着极为丰富的含淀粉体的细胞，而淀粉体就会把其内部的钙送到根冠下侧。这时，如果用特殊的实验手段去阻止钙的移动，植物马上就会表现出不按正常