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地球上所有的生物種類,都受到地球引力場的作用，因而有上下方向之分。植物直立于地上，總是莖向上、根向下生長。即使人為地將植物橫放，莖仍會向上彎曲、根向下彎曲生長。植物的主根表現(xiàn)為順著重力的方向生長，這稱為正向重性生長；它們的地上部分逆著重力的方向生長，這稱為負(fù)向重性生長。
植物正常的直立生長
植物放置條件無法改變其負(fù)向重性生長
植物在光的單側(cè)照射下,也會表現(xiàn)出向光性生長。另外，植物還具有向水性、向化性等。向性運(yùn)動是植物對于外界環(huán)境的適應(yīng)，這種適應(yīng)最有利于植物的葉接受充足的陽光照射而進(jìn)行光合作用。植物的根向土壤深處生長，既有利于植株的固定，又有利于根從土壤中吸收水和養(yǎng)分。
植物有非常敏感的部位感受重力方向的變化，如離根尖約1.5～2.0毫米的根冠，離莖端約10毫米的一段幼嫩組織，以及其他尚未失去生長機(jī)能的節(jié)間、胚軸、花軸等。根中感受重力方向變化最敏感的部位是根冠，去除根冠，橫放的根就會失去向重性彎曲生長反應(yīng)。根冠的柱細(xì)胞中含有淀粉體，有人將此淀粉體稱為“平衡石”，柱細(xì)胞則被稱為平衡細(xì)胞。
飛船上，植物所處環(huán)境的重力場只有地面千分之一到十萬分之一的水平。在這種微重力環(huán)境中，植物的生長就失去了重力方向的引導(dǎo)。如果沒有其他因素如光照等單向外界因素的刺激，植物就會出現(xiàn)在隨機(jī)方向上的生長。為了讓植物有序生長，能夠識別方向，科學(xué)家們研究設(shè)計了特殊的空間實(shí)驗裝置，將植物固定培養(yǎng)在基質(zhì)中，讓它能夠按照合理的方式有序生長，以便完成它們的生命史。
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