ریشه بیشتر گیاهان در راستای گرانش زمین و در عمق خاک رشد میکند. پاسخی که در مورد این مسئله شنیدم این بوده که ریشه گیاه به دنبال آب به عمق خاک نفوذ میکند. اما حتی در سرزمین‌های خشک هم ریشه درختان در خاک نفوذ میکند.
به غیر از آب چه عوامل دیگری در شکل هندسی ریشه نقش دارد؟
رشد ریشه در خاک برای چهار ژنوتایپ گوناگون با تغییر تراکم (چگالی) خاک. برای توضیح بیشتر این مقاله را ببینید.
من فکر میکنم بیشتر حالت پخش داره تا صرفا دنبال آب باشن. شاید بد نباشه پخش در محیطهای متخلخل (porous media) رو ببینید. اینکه تراکم ریشه با چگالی کاهش پیدا کرده هم با همین قابل توجیه هست. ولی اینکه رشد در اثر نیاز به آب هست یا در تمام طول عمر به طور ممتد، به داده بیشتری نیاز داره. من فکر میکنم همون فرآیند رشد گیاه، توی زمین هم انجام میشه، البته به دلیل تفاوت محیط، نتیجه متفاوته! این از نظر مکانیسیم، ساده تره تا اینکه ریشه، مکانیسم متقاوتی داشته باشه.
مقاله جدا از همین شکل، به نظر بی کیفیت میومد! از سوئیس ها بعید بود!
شاید از مهندسان کشاورزی بیش از حد انتظار دارید. البته با خواندن این مقاله اولین چیزی که به ذهنم رسید این بود که آزمایش‌ها کاملا کنترل شده نبودند. یک آزمایش بهتر (توسط یک دانشجوی ارشد فیزیک) در مورد رشد ریشه در مواد دانه‌ای* دیدم که سعی کرده بود تمام پارامترهای آزمایش را به دقت کنترل کند و پارامتر اصلی مورد مطالعه‌اش تخلخل خاک بود. با همه این‌ها، به دلیل پیچیدگی مسئله و قابل کنترل نبودن بعضی از پارامترها** نتایج به دست آمده توسط این گروه هم رفتار مشخصی را نشان نمی‌داد.
*در این آزمایش به جای خاک از مواد دانه‌ای استفاده شده بود (برای کنترل بیشتر بر روی تغذیه گیاه و پارامترهای فیزیکی مسئله) و مواد مورد نیاز گیاه به دقت و به طور یکسان به همه نمونه‌ها تزریق می‌شدند. رشد ریشه به صورت سه بُعدی مطالعه شده بود.
**مثلا دانه‌های لوبیا شاید از نظر ما یکسان باشند اما در شرایط کاملا یکسان به شکل‌های مختلف رشد می‌کنند. بنابراین چنین مطالعاتی به شدت آماری هستند و نیاز به حجم زیادی از داده‌ها دارند. چیزی که کمبودش را در مقاله ذکر شده می‌توان احساس کرد.
من فکر میکنم این مسئله از نظر تئوری کاملا قابلیت فرمولبندی رو داره. میشه جدیتر در موردش فکر کرد ولی نیاز به وقت و جستجو برای میزان کار انجام شده داره.
شاید در ارتباط با مسائل بیولوژیک که فرآیند رشد توشون مهمن، @lolmol بتونه نظر بده.
سوال جالبی بود. چیزایی که به ذهنم میرسه و یا تو جستجو دیدم:
گیاه از کجا میدونه در خاک آب هست؟ (تو خاک مکانیزمایی مثل کموتکسی بی معنا س!)
در ضمن اگه تو یه ظرف آب یه شاخه از یه گیاه رو بذارین، باز هم ریشه ها به سمت پایین رشد میکنن (تا وقتی به دیواره های ظرف/قیدای فیزیکی میرسه).
مقاله ی زیر یه کار نسبتا ساده هست که به دلیل‌های فیزیولوژی این مدل رشد میپردازه (مدل ریاضی ساده ای هم ارائه داده برا توصیف دینامیک ریشه):
http://www.pnas.org/content/109/19/7577.full
توصیف ساده ای از مقاله: هورمون رشد auxin مسئول رشد ریشه هاس و ظاهرا گرادیان غلظت این هورمون با جهت گیری ریشه رابطه داره. طوری که وقتی ریشه به جهت افقی نزدیک میشه گرادیان غلظت از بین میره و رشد ریشه متوقف میشه.
این مقاله رو دسترسی نداشتیم:
http://www.pnas.org/content/114/40/10572
ولی تصویر جالب توجهی با خودش داشت که درباره تاثیر شرایط آب و خاک روی شکل ریشه بود:
در تکمیل پاسخ بالا:
در ریشه این هورمونهای رشد در خلاف جهت جاذبه تجمع پیدا میکنن اگر ریشه افقی باشه اونها در سطح بالایی تجمع پیدا میکنن و رشد سریعتر سطح بالایی باعث خم شدن ریشه به سمت پایین میشه
در ساقه اونها در جهت جاذبه تجمع پیدا میکنن و ساقه رو به بالا خم میشه
تو این صفحه شکل این فرآیندها هست
پدیده های مشابهی باعث میشن گیاه به سمت نور و آب رشد کنه
پ ن: البته من در مورد Hydrotropism چیز زیادی ندیدم و تو کتاب زیست سمپاد هم به جاذبه و نور اشاره کرده بود ولی از آب چیزی نگفته بود
جدا از مسئله تغذیه و بعضی از فکتور های دیگر من فکر میکنم که ریشه برای مقاومت گیاه در دل خاک نفوذ میکند که گیاه را در مقابل باد و آب و غیره محکم سر جایش نگهدارد و هم با این کار خاک محکم تر میشود، شاید شما لب جویبار ها را دیده باشید که درخت ها کاشته شده اند و لب جوی ها را ریشه های درخت ها خیلی محکم میکند که آب جوی و نهر در طول زمان از مسیر اصلی اش خیلی منحرف نمیشود و این به خاطر استحکام ریشه های درخت ها است.
