Geotropismus nebo gravitropismus (ve fyziologii rostlin ) - schopnost různých rostlinných orgánů být umístěna a růst pouze v určitém směru vzhledem ke středu zeměkoule. Každý ví, že stonek roste nahoru a kořen dolů. Ale protože pojmy „nahoru“ a „dolů“ jsou relativní, měl by být tento jev přesněji formulován takto: stonek a kořen rostou ve směru zemského poloměru . Již na základě tohoto všeobecně pozorovaného faktu lze usoudit, že důvodem takové orientace je gravitační síla, neboli gravitace.
Experimenty Thomase Andrewa Knighta v roce 1806 to plně potvrdily . Klíčící semena na rychle rotujícím kruhu odstředivého stroje si Knight všiml, že kořeny mladých rostlin rostou ve směru odstředivé síly (ze středu) a stonky v opačném směru. Je zřejmé, že v tomto experimentu působila odstředivá síla stejně jako za normálních podmínek, působí zemská přitažlivost (podrobnější popis experimentů naleznete zde ).
Pokud orgány, jako je kořen, rostou ve směru gravitační síly, tedy ke středu Země, pak říkají, že mají pozitivní geotropismus; geotropismus orgánů rostoucích v opačném směru, například stonek, se nazývá negativní.
K odstranění jevů geotropismu se uchylují k pomoci speciálního zařízení, takzvaného klinostatu . Clinostat se skládá z dlouhé kovové tyče , která se otáčí kolem vlastní osy pomocí hodinového mechanismu. Tyč lze instalovat ve svislé, vodorovné nebo libovolné nakloněné poloze podle přání. Na tyč je umístěn kruh pro umístění rostlin. Pokud se tyč pomalu otáčí ve vodorovné poloze a vyklíčená semena jsou připevněna ke kruhu (v tomto případě z korku), pak je vidět, že mladé rostlinky porostou ve směru, který dostaly na začátku experiment. Výsledek je jasný: při konstantní rotaci kruhu se každá část rostliny pohybuje nahoru a dolů, proto na ni zemská gravitace působí ve stejných časových intervalech v opačném směru – proto dochází k neutralizaci gravitace.
Pokud je mladá (stále rostoucí) rostlina umístěna vodorovně, po určité době (různé pro různé rostliny, obvykle několik hodin) se konec kořene ohne dolů a konec stonku se ohne nahoru. Takové geotropní ohyby se vyskytují pouze v oblasti rostoucího úseku (zóny), zatímco úseky, které přestaly růst, se neohýbají; tvar ohybu závisí také na délce pěstební plochy: u kořenů (s krátkou růstovou plochou) jsou ohyby strmé, u stonků (s dlouhou růstovou zónou) mají tvar mírného oblouku. U obilovin se ohyb vyskytuje v místě uzlu a stonek se zvedá přerušovaně.
Na základě těchto a mnoha dalších údajů dochází k závěru, že jevy geotropismu jsou jevy růstu. Vše, co podporuje růst, podporuje také geotropismus; cokoli, co zpomaluje růst, zpomaluje také geotropismus.
Dosud jsme mluvili o geotropismu hlavního stonku a hlavního kořene. Jejich geotropismus se nazývá vertikální ( ortogeotropismus ). Jiné rostlinné orgány, například podzemní oddenky mnoha rostlin ( Sitník ( Juncus )), větve některých stromů , rostou v horizontálním směru a vyjmuty z této polohy mají tendenci se do ní opět vracet. Takový geotropismus se nazývá příčný nebo příčný ( diageotropismus ).
Postranní větve a postranní kořeny obvykle rostou v šikmém úhlu k hlavní ose, jejich geotropismus je poměrně velmi slabý a větve a kořeny 2., 3. atd. řádu již geotropismus nevykazují vůbec a rostou do všech možných směrů.
Navzdory značnému počtu studií věnovaných studiu fenoménů geotropismu jsou geotropismus stále velmi temný a tajemný. Proč stejná gravitační síla způsobuje, že kořen směřuje ke středu Země a stonek opačným směrem - odpověď na to se vší pravděpodobností musí hledat v rozdílu ve struktuře těchto orgánů.
K nejvíce geotropním ohybům dochází v důsledku nerovnoměrného růstu délky dvou protilehlých stran orgánu. Když je stonek ohnutý, horní strana sílí než spodní; když je kořen ohnutý, je tomu právě naopak. Že negativní geotropismus stonku je aktivní, životně důležitý jev, je jasné a pochopitelné. Pokud jde o kořen, dalo by se předpokládat (jak ostatně někteří předpokládali), že jeho ohýbání je pasivní, že se ohýbá dolů pouze díky své vlastní gravitaci.
Zkušenost Julia Sachse ( německy Julius Sachs ) ukázala, že takový pohled je nespravedlivý. Saks nalil na povrch rtuti mělkou vrstvu vody a poté připevnil mladé fazolové klíčky tak, aby jejich kořen ležel vodorovně v této vodní vrstvě. Pod vlivem pozitivního geotropismu se kořen ohnul a vrazil svou špičku poměrně hluboko do rtuti, čímž vytlačil objem rtuti rovnající se objemu ponořené špičky, přestože měrná hmotnost rtuti je téměř 13,5krát větší . kořenového hrotu.
Skutečnost, že kořen proniká do husté půdy , je dalším podobným důkazem aktivity geotropického pohybu tohoto orgánu. Podle Darwina působí gravitace jako dráždidlo na vrchol kořene, odkud se podráždění přenáší do další rostoucí zóny kořene, kde dochází k ohybu. Kořeny, které jsou nahoře odříznuté, se podle Darwina nemohou geotropně ohýbat. Pozdější Wiesnerovy experimenty ( německy Julius Wiesner ) však tento názor nepotvrdily.
Popsané jevy mají pro život rostliny velký význam. Kořen pod vlivem pozitivního geotropismu spěchá do půdy, fixuje rostlinu a při pronikání hlouběji a hlouběji přichází do kontaktu s novými zásobami potravy. Neméně jasná je role negativního geotropismu, který zvedá stonek nahoru do oblasti vzdušné potravy. Díky stejnému geotropismu se obiloviny, které byly sraženy (větrem nebo deštěm) k zemi, opět zvedají a zaujímají svou obvyklou vertikální polohu.
Geotropismus u zvířat také spočívá v touze zaujmout určitou polohu vzhledem ke směru gravitace; může být i pozitivní a negativní, to znamená, že zvíře má tendenci držet hlavu nahoře (některé housenky, berušky - Coccinella, švábi) nebo dolů (křížový pavouk - Epeira).