說道植物，基本上它們都有線粒體，會(huì)進(jìn)行光合作用，而樹木就是最具有代表性的了，樹木基本上都是朝著有太陽的一面生長，在不斷向上生長中展現(xiàn)了勃勃生機(jī)，不過，世界上的樹千姿百態(tài)，有的像白楊樹一樣挺拔，有的像龍爪槐一樣蒼虬，有的像垂柳一樣飄逸，有的像油松一樣堅(jiān)韌。它們的的枝條也是或彎或直，或纖柔或堅(jiān)硬，究竟是什么原因給了樹木不同的造型，一起來看看這頂天植物的成長史吧!
一切為了光
除了少數(shù)的像重寄生這樣的寄生植物，以及像天麻這樣的附生植物，絕大多數(shù)植物都對陽光充滿了向往。沒辦法，陽光可是事關(guān)填飽它們肚皮的大事兒，一點(diǎn)都馬虎不得。雖說，太陽光每時(shí)每刻都在為地球提供光能和熱能，但是要想從中分一杯羹卻絕非易事。可能有同學(xué)會(huì)說，太陽光到處都是，哪有那么困難啊。
如果你還體會(huì)不到這種競爭的殘酷，一定要去雨林中感受一下光的珍貴。走進(jìn)濃密的原始雨林，你的第一感覺絕對不是生機(jī)盎然，迎接你的是黑暗，一種近乎無邊的黑暗，仿佛突然被扔進(jìn)了一間只有門縫透光的黑屋子。在這樣的森林里，我們甚至要把葉子湊近鼻尖，才能看見它們的真容。西雙版納雨林樹冠層的輻射量為158.92瓦/平方米，而地面上的輻射只有12瓦/平方米。在這樣陰暗的地面，只有苔蘚和部分蕨類能夠好好生長，所以，在原始森林中看到遍地鮮花，完全就是臆想了。為了獲得更多的陽光，植物們只有向上長高拼個(gè)頭了。柚木可以達(dá)到40米，望天樹的可以達(dá)到60米，而生活在北美太平洋沿岸的巨杉樹可以輕松達(dá)到80米。這就是競爭光的世界。所以，森林中大樹都在筆直地向上生長。
如果光照充足，大樹們就是另一個(gè)模樣了。在非洲草原上，大樹高不過10米，很少有大樹憨憨地直沖云霄，而是像一把把張開的大傘，盡可能地吸收太陽的光芒。因?yàn)樵谶@里，樹木之間很少出現(xiàn)摩肩接踵的情況，只要長得比草高，就可以享受陽光了。
問題是，大樹們是如何知道該向上生長，又是如何知道該撐開樹冠大傘的呢?
控制生長的激素
對光的向往，讓植物有了對光的敏感。這么說似乎不大對，準(zhǔn)確的說法是，那些對光照不敏感的植物全都死掉了。在這里不得不提到一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，早在1881年，達(dá)爾文就研究過植物為何向光生長，植物幼芽不出意外地彎向了光源。1928年，荷蘭植物學(xué)家溫特(Frits Warmolt Went)把一盆燕麥苗關(guān)在小黑屋里，經(jīng)過一段時(shí)間之后，在一側(cè)用特殊的光照射它們，結(jié)果這些燕麥苗向著光彎曲了，通過分析發(fā)現(xiàn)，向光一側(cè)的生長素減少了，而背光一側(cè)的生長素增多了，所以背光方向的細(xì)胞分裂地更快，于是燕麥芽就彎向了光照方向。
實(shí)際上，生長素在很大程度上決定了植物生長方向。不光是光照的方向，同時(shí)還有莖桿指向天空的方向。有一種學(xué)說認(rèn)為，當(dāng)植物處于重力環(huán)境下時(shí)，其中的帶電物質(zhì)會(huì)因?yàn)橹亓Χ植迹鼈兊牟煌课粫?huì)產(chǎn)生電勢差。在這種電的吸引下，生長素也會(huì)集中在靠近地面的部位，這樣以來，向地一側(cè)的細(xì)胞就會(huì)比背地一側(cè)的細(xì)胞分裂迅速。你可以想象，不斷地再路基底部墊土，最終的結(jié)果你就是形成了沖向天空的小土包。結(jié)果，就是莖桿努力地離開地面，向著天空生長了。
不過，植物的感受系統(tǒng)似乎并不這么簡單。
細(xì)胞中的平衡石
我們在建筑工地上經(jīng)常會(huì)用到一種工具，把一根繩子系在鉛墜上，然后拎起繩子讓鉛墜自然下垂，就能知道墻體是不是跟地面垂直了。這就是一個(gè)簡單的測量重力方向的工具。其實(shí)，植物體內(nèi)也有類似的“鉛墜”。
雖然植物細(xì)胞中裝不下大鉛墜，但是植物細(xì)胞中確實(shí)有很多可以感受到地球引力的“重物”——淀粉粒就是其中之一。在植物細(xì)胞中，絕大部分空間被細(xì)胞質(zhì)和液泡(細(xì)胞液)占據(jù)著，這些結(jié)構(gòu)的含水量極高，密度自然也不高。相比之下，其中的淀粉顆粒就重多了。雖然葡萄糖才是生命的通用能源，但是一般來說，植物細(xì)胞中都會(huì)以淀粉的形式為自己儲(chǔ)存一些養(yǎng)料，就像我們?nèi)梭w會(huì)貯藏糖原和脂肪一樣。當(dāng)光合作用供給不足的時(shí)候，植物才會(huì)開始吃老本，消耗淀粉儲(chǔ)備。于是，這些積累下來的淀粉粒就會(huì)慢慢積累起來，并沉積到細(xì)胞的下部。植物細(xì)胞膜和會(huì)感受到淀粉粒的壓力，細(xì)胞膜上的鈣離子通道被打開。在經(jīng)過一系列復(fù)雜的“細(xì)胞通訊”之后，鈣的信號(hào)變成了生長素的運(yùn)輸，那些源源不斷運(yùn)進(jìn)細(xì)胞的生長素促進(jìn)了細(xì)胞的生長。于是，植物就能辨別出重力的方向，向上生長了。
但是，植物細(xì)胞并不像動(dòng)物細(xì)胞那樣是一團(tuán)團(tuán)軟軟的細(xì)胞膜和原生質(zhì)體，它們都有堅(jiān)挺的細(xì)胞壁，這些細(xì)胞壁究竟那兒該厚，哪兒該薄，就不是簡單的淀粉顆粒可以控制的了了。
纖細(xì)的感受骨架
實(shí)際上，細(xì)胞中的淀粉粒“鉛墜”真的是綁在一些絲線上的，這些神秘的絲線就細(xì)胞中的微絲和微管結(jié)構(gòu)。雖然，看起來細(xì)胞就是一個(gè)大口袋，里面混裝了很多細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞液和細(xì)胞器，但是，它們的分布真的是有規(guī)則的。試想那些產(chǎn)生能量線粒體和產(chǎn)生蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成天跑來跑去，亂成一鍋粥，勢必降低工作效率，可不是什么好事兒。所以這些細(xì)胞器是被一些叫微絲和微管的結(jié)構(gòu)固定在一定的位置上。附帶說一下，很多微管還承擔(dān)著細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸高速公路的重任，特殊的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)扛著裝載了胰島素，氨基酸之類物質(zhì)的囊泡在這些高速公路上飛馳。
我們回過頭來看，除了細(xì)胞器，有有很多淀粉粒也被捆綁在這些細(xì)胞骨架之上，于是整個(gè)細(xì)胞都能感受重力的影響，從而讓細(xì)胞把纖維素裝到合適的位置上去。而在失重試驗(yàn)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)纖維素的裝配和排列方式完全混亂了，細(xì)胞壁的厚度和延展性都會(huì)收到影響。在這個(gè)過程中，微管組成的細(xì)胞骨架可能發(fā)揮了很重要的作用。
雖然對重力的感受決定了所有樹木向太陽，但是究竟是不是撐開樹冠，如何撐開樹冠還是問題。
為什么不分叉
仔細(xì)觀察一下身邊的大樹，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們分叉的方式還真是不一樣。
像白楊樹和雪松這樣的大樹會(huì)一直向上生長，旁邊的枝枝杈杈似乎都裝飾物，根本會(huì)不會(huì)影響主干直沖云霄。這種有一條主干，然后在主干上次序分枝的方式叫單軸分枝。一般來說，那些巨型樹木都遵循這種分枝方式，像巨杉，銀杏，山毛櫸皆是如此。
而像蘋果，桃子，櫻桃樹這樣的樹木，它們主軸就不給力了。在生長到一定程度的時(shí)候，頂芽生長就會(huì)停止，在其下方的一個(gè)側(cè)芽會(huì)取代頂芽的地位，繼續(xù)生長，過段時(shí)間之后又會(huì)被新的側(cè)芽所替代。于是，長成了一個(gè)樹冠龐大，但是個(gè)頭比較低矮的樹了。
之所以有這樣不同分枝方式，主要是由頂芽分泌的生長素和根部分布的細(xì)胞分裂素決定的。也許有同學(xué)會(huì)問，生長素不是可以促進(jìn)植物的生長嗎?情況沒有這么簡單，當(dāng)生長素濃度過高時(shí)，反而會(huì)抑制植物的生長。所以頂芽產(chǎn)生的生長素，會(huì)源源不斷地運(yùn)送到側(cè)芽部位，它們就只能生活在頂芽的陰影之下了。像白楊樹這樣的植物，除非頂芽因?yàn)橐馔馑廊ィ駝t側(cè)芽是永無出頭之日的。
在合軸分枝的植物中，頂芽活躍一段時(shí)間后就退休了，所以，不斷有側(cè)芽頂替它們的位置。至于頂芽是什么時(shí)候停止生長，或者什么時(shí)候變成開花的位置仍舊是個(gè)謎。不管怎么說，這些樹木的側(cè)芽有更多的出頭的機(jī)會(huì)，所以從整體上看，它們就是一個(gè)比較低的主干和比較豐滿的樹干了。
這些樹木的不同形態(tài)究竟是如何被精確調(diào)控的，到目前為止，我們還沒有一個(gè)確切的答案，但是有一點(diǎn)我們可以肯定，那就是這些形態(tài)最有利于物種存貨。那些單軸分枝的樹木通常是風(fēng)媒花，所以需要長得更高才有利于散播花粉，同時(shí)它們的生長年限都很長，為了爭得陽光更需要保持自己個(gè)頭的優(yōu)勢，這樣才能在殘酷的競爭中生存下去。而蘋果，櫻桃這些果樹要依靠昆蟲來傳播花粉，對它們來說增加分枝的數(shù)量，為花和果提供生長的平臺(tái)，才是生存接下去的第一要?jiǎng)?wù)。
至于一些自然環(huán)境，比如冰雪的對枝條的壓力，臺(tái)風(fēng)對樹冠的侵襲，都會(huì)影響到樹木的形態(tài)。雪松的錐形樹冠正是這種選擇的結(jié)果。
這樣看來，一棵蒼天大樹的模樣，或挺拔，或蒼虬，都是自然選擇的結(jié)果。我們今天看到的整個(gè)植物世界，都是在生存斗爭之后的勝利者，而這場戰(zhàn)爭還將持續(xù)下去。
