Как прорастающие семена растений понимают, где верх, а где низ — и куда нужно расти?

Если растения сажаются семенами, то при посадке не разбирают, где верх или низ будущего растения. Представьте посадки зерновых культур на огромных полях. Да этого и не надо делать. Посаженое семечко взойдёт и прорастёт правильно: корнями вниз, а стеблем с верхушкой вверх к солнечному свету для осуществления процесса фотосинтеза и роста. Природа сама позаботилась обо всём и всё предусмотрела. Ведь, что касается размножения и роста всего живого эволюция все устроила наверняка. Каким же образом семечки, посаженные в землю и находясь в темном пространстве, прорастают и тянутся к солнцу? — Давайте разбираться.

Каждому из нас, если не приходилось сажать самому растения семенами или семечками (некоторые растения сажают рассадой, т. е. корневыми черенками, клубнями или луковицами), то видеть это, уж точно доводилось всем. Если рассмотреть строение любого растения, то можно увидеть, что в клетках всех растений есть статолиты, имеющие большую плотность по отношению к цитоплазме клетки, иначе они называются крахмальными зернами (их отлично видно в микроскоп особенно с окраской). Какую функцию выполняют органеллы статолиты? Они находятся всегда внизу клетки и тем самым они определяют направление силы тяжести сажаемых семян, можно сказать, чувствуют силы гравитации. Они ориентируют рост растения по силы тяжести, вот и получается корневая система, остается и растет в земле, а верхушка со стеблем тянется из земли и растёт вверх. Статолиты можно сравнить с камешками — грузами, которые своей силой тяжести указывают корням путь, и тянут их вниз.

Весь этот процесс роста невозможен без ауксина. Ауксин — это растительный фитогормон, природный регулятор роста растений (он определяет направление деление клеток), ауксин вырабатывают сами растения. Кроме этого ауксин воздействует на рост клеток, улучшает развитие корневой системы, направляет рост растений к солнечному свету, влияет на фотосинтез, и усвоение всех полезных веществ. Большая часть ауксина содержится в стебле и верхушке, но он перемещается вниз растения к корню. А для подъема воды вверх по выросшему стеблю действует сразу несколько механизмов.

А у растений с надземной корневой системой, таких как растения — паразиты вида «индийское перевернутое дерево» из рода Ficus, эти статоциты видоизменены, поскольку их корневая система функционирует на основе другого механизма и обладает отличной от других растений жизнедеятельностью.

Возникает вопрос, а что произойдет с растениями при отсутствии силы тяжести в невесомости? Это можно проверить при проведении опытов на лабораторном приборе клиностате. Он представляет собой двигатель с горизонтальной осью, на которой закреплено растущее растение, расположенное параллельно оси двигателя. Ось вращается со скоростью один оборот в течении 15-20 минут, движение происходит непрерывно. Растение вращается и конечно идёт его рост. Таким образом, устраняется действие силы гравитации. Не создается эффект невесомости, но что-то подобное ему появляется. Корень растения растет в случайном направлении, а стебель и верхушка растет в направлении света. Если вращение останавливается, то ствол начинает расти вверх. Все эти опыты подтверждают то, что в невесомости, при отсутствии силы тяжести, некоторые растения гибнут, а у некоторых происходят изменения в хромосомах. Опыты с выращиванием растений в космосе очень важны для будущих поколений, которые покинут нашу планету.

Спасибо за внимание.