Ученые объяснили механизм и предназначение поворотов подсолнечника за Солнцем
Hagop Atamian / U.C. Davis
Американские ученые выяснили, какие механизмы отвечают за ориентацию масличного подсолнечника (Helianthus annuus) на Солнце и какое эволюционное значение это имеет. Оказалось, что способность поворачиваться под действием солнечного света (гелиотропизм) связана с согласованной работой светочувствительных механизмов и циркадианных ритмов растения. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Молодые подсолнечники в течение светового дня поворачиваются вслед за Солнцем с востока на запад, а ночью — обратно, чтобы с утра снова встречать солнечный свет. Расцветшие растения прекращают это движение и всегда обращены на восток. Чтобы понять, за счет чего это происходит, сотрудники Университетов Калифорнии и Виргинии провели ряд экспериментов в поле и закрытом помещении.
На первом этапе работы они искусственно фиксировали часть подопытных подсолнечников, не давая им следовать за Солнцем. Общая биомасса и площадь листьев таких растений оказалась в среднем на 10 процентов меньше, чем у росших без ограничений. Таким образом, поворот за Солнцем необходим молодым растениям для более интенсивного роста.
Обратный поворот на восток в течение ночи указывает на то, что в этом процессе задействованы механизмы регуляции циркадных ритмов. Ученые подтвердили это, внося подсолнечники с поля в помещение с постоянным освещением (растения еще несколько суток продолжали вращение) и навязывая им искусственный 30-часовой цикл освещения (ритм поворотов растений сбивался, возвращаясь к норме при 24-часовом цикле).
У подсолнечника нет листовых подушечек — специальных двигательных органов, которые обеспечивают гелиотропизм у некоторых видов растений. Учитывая то, что амплитуда движений подсолнечника убывает по мере роста вплоть до полного отсутствия у зрелых растений, ученые предположили, что повороты подсолнечника за Солнцем обеспечивает неравномерное удлинение стебля в течение суток. Эксперименты с растениями, лишенными гормона роста гиббереллина, а также изучение активности генов в западной и восточной сторонах стебля подтвердило эту гипотезу. Причем оказалось, что рост западной стороны стебля, более интенсивный ночью, происходит «по умолчанию», а необходимый днем рост восточной — регулируется светочувствительными механизмами (в частности перераспределением гормона ауксина под действием фототропинов).
Изменения температуры цветка в течение суток
Источник
Поворачиваются ли подсолнухи за Солнцем?
Подсолнухи всегда следуют за Солнцем?
Как двигаются подсолнухи
гелиотропизмом
Секрет движения подсолнечника кроется в неравномерном росте его стебля. По утверждениям ученых, прямые солнечные лучи убивают содержащиеся в стебле гормоны роста, которые называются ауксинами. Неравномерное распределение этих гормонов по стеблю, заставляет подсолнечник расти медленнее с солнечной стороны и быстрее с теневой, наклоняя таким образом весь стебель к солнцу. С изменением положения солнца, меняется и распределение ауксинов по стеблю, что в свою очередь, ведет к изменению наклона цветка.
Как двигаются подсолнухи ночью?
Как мы все знаем, утром нераскрывшиеся бутоны подсолнечника встречают солнце на востоке, а вечером провожают его на западе. Здесь можно было и закончить нашу статью, если бы не одно «но»: с утра бутоны подсолнечника вновь направлены на восток! Возникает вполне логичный вопрос: «как?» Почему ночью, без какого-либо воздействия Солнца, подсолнечник продолжает движение? Более того, как можно заметить из видео ниже, ночью движения подсолнечника происходят с гораздо большей скоростью, чем днем.
К нашему всеобщему разочарованию, ученые пока не могут с уверенностью ответить на этот вопрос. По одной из теорий, ночью клетки подсолнуха выпускают энергию, которая скопилась при наклонении стебля, «отпружинивая» цветок обратно. По другой теории, ночное движение стебля не зависит от солнца и обусловлено «внутренними часами» часами самого подсолнуха.
Почему подсолнух всегда смотрит на восток?
С ростом стебля и утяжелением цветка, перераспределение гормонов роста производит все менее заметный эффект. В конце концов, цветок подсолнуха становится слишком тяжелым, чтобы двигаться. Поэтому после созревания подсолнечник больше не следует за Солнцем и всегда направлен на восток. Но почему именно на восток?
У исследователей также нет точного ответа на этот вопрос. Некоторые ученые утверждают, что в одну из ночей цветок «отпружинивает» в восточную сторону и уже больше не способен повторить свое путешествие на запад.
Как бы то ни было, ученые продолжают исследования подсолнечника, который неожиданно для многих оказался чем-то гораздо более сложным, чем просто цветком, постоянно следующим за Солнцем.
Источник
Как двигается подсолнух
Что позволяет растениям определять положение Солнца и разворачиваться в направлении источника тепла. Отвечает биолог Анатолий Хапугин, научный сотрудник ТюмГУ.
Способность растений принимать определенное положение под влиянием солнечного света называется гелиотропизмом. В начале XIX века этот термин ввел швейцарский и французский ботаник Огустен Декандоль-старший для описания роста верхушки стебля по направлению к солнцу. Растения умеют тянуться к свету и разворачивают листья для большего захвата лучей. Гелиотропизм характерен не только для подсолнуха, но и, например, для череды, лотоса, эвкалипта.
Гормон роста растений — ауксин — накапливается на той стороне подсолнуха, которая находится в тени, и уже на рассвете она содержит большую концентрацию фитогормона. Получается, что в течение суток одна часть стебля растет быстрее другой, и растение поворачивается в сторону медленнее растущих клеток, то есть к свету.
Как же оно узнает, когда и откуда взойдет солнце? В 2016 году ученые Калифорнийского университета в Дэвисе и Университета Виргинии выяснили, что подсолнухи руководствуются внутренними биоритмами. Это доказал эксперимент. Часть подсолнухов ученые высадили в лаборатории, в которой постоянно был включен свет. А другую часть — в поле, закрепив при этом некоторые растения таким образом, чтобы они не могли разворачиваться. Оказалось, что при искусственном изменении длительности светового дня растения утрачивали способность ориентироваться на солнце. Следовательно, подсолнухи, выращенные в лаборатории и в поле, но в закрепленном состоянии, «терялись» во времени. Как следствие, их соцветия росли медленнее, а листья были меньше. Более того, они дали на 10% меньше урожая, чем те подсолнухи, которые росли в естественных условиях.
Помимо накопления большей биомассы способность подсолнухов поворачиваться вслед за солнцем имеет еще одно преимущество: позволяет привлекать больше насекомых-опылителей. Причина простая: утром соцветия повернуты на восток, что помогает им быстрее прогреться. А пчелы предпочитают теплые цветки и потому подлетают к подсолнуху намного чаще, чем к растениям, обращенным по утрам на запад.
Источник
Как и почему подсолнухи поворачиваются к Солнцу?
Мало, кто задумывается, но подсолнухи играют важную роль в современной жизни человека. Помимо предоставления людям такого лакомства, как семечки, они являются источниками растительного масла, повседневно используемого при приготовлении различных блюд. И кто жил летом в деревнях, где есть поля с этим растением, мог заметить определенную его особенность. В течение дня подсолнух постоянно смотрит на Солнце, постепенно поворачиваясь с востока на запад, а ночью возвращается в исходное состояние, чтобы утром вновь ловить солнечные лучи. Как и для чего он это делает?
Структура подсолнуха
Внешне подсолнечник легко отличить от остальных цветов. Он имеет высокий прочный стебель, высота которого способна достигать пяти метров. На его наконечнике постепенно созревает бутон, превращающийся в желто-оранжевый цветок. В сердцевине плода постепенно формируются семена – черные семечки, используемые в качестве пищи и производства масла.
Из стебля вырастают длинные плоские листья, длина которых может достигать 50 см. Они покрыты тонкими белыми волосками, служащими защитой от сильного теплового воздействия.
Использование людьми
Археологи считают, что впервые подсолнечники начали выращивать на территории Северной Америки, примерно две тысячи лет назад. Оттуда он постепенно распространился и в другие страны. Некоторые индейские народы считали цветок олицетворением бога Солнца из-за характерной формы и цвета.
В России подсолнух появился во времена правления Петра Первого. Император впервые увидел его, находясь в Голландии. Поскольку цветок обладал красивым внешним видом и мог использоваться в пищу, он приказал привезти семена в России. На удивление, он хорошо прижился в местном климате и быстро распространился по крестьянским полям.
В 1829 году было впервые получено подсолнечное масло в мире. Примерно в тот же период открылся первый российский завод, где начали производить его на постоянной основе. Дешевизна производства позволяла выставлять за товар небольшую цену, и его могли позволить даже бедные люди.
С тех пор под подсолнечники начали выделять целые поля, где занимались их выращиванием. Поскольку цветок созревает в течение 30 дней в летний период, это позволяло в течение трех месяцев собирать посевы 2-3 раза в году. Сейчас производством подсолнечного масла занимаются и другие страны, но Россия и Украина остаются бесспорными лидерами в данной отрасли.
Поворот за Солнцем
В ботанике существует отдельный термин, которым называют постепенный поворот цветков к Солнцу – гелиотропизм. Исследования показали, что это свойство присуще практически всем цветам, но у подсолнухов оно выражено более ярко.
Зачем он поворачивается к Солнцу? Ответ довольно прост: для получения большего количества теплоты и лучей света, которые стимулируют его рост. Ученые ставили эксперименты и нарочно препятствовали повороту цветка, закрепляя его на месте. В итоге, “ограниченные” образцы росли на 10% медленнее.
Как цветок поворачивается?
У его основания находятся моторные клетки, способные растягиваться и сжиматься за счет получения калия. Именно от их положения зависит, в какую сторону будет смотреть верхушка. Растение в буквальном смысле понимает, куда следует двигать основание стебеля, чтобы расположить цветок в нужном направлении.
Движение подсолнечника соответствует 24-часовому циркадному ритму. Ученые попытались «обмануть» растения, искусственно поменяв длительность движения источника освещения до 30 часов. В этом случае подсолнухи двигались неравномерно, что отразилось на их росте, наборе биомассы и урожайности.
Подсолнухи поворачиваются к Солнцу, чтобы получать больше тепла и расти интенсивнее. Делают это они с помощью моторных клеток, способных менять свою форму. Находясь у основания цветка, они плавно поворачивают его по направлению к Солнцу, а ночью возвращают в исходное состояние.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Обнаружила, что подсолнухи не следят за столнцем, а отворачиваются от него и смотрят на восток
Вышла сегодня на участок. Время, наверное, часов 13. Обозреваю свои владения и взгляд остановился на подсолнухах. Вымахали они почему- то большими, выше 2 метров, и вот только сейчас зацвели.
Смотрю я на них, любуюсь, и вдруг понимаю, что подсолнухи смотрят на меня, а одновременно мне в глаза светит еще и солнце.
Получается, что головки цветов отвернулись от солнца, причем все.
Сначала я даже засомневалась в том, что увидела. Всегда считала, что подсолнухи поворачиваются соцветием к солнцу, отчего и получили свое название.
Чтобы развеять свои сомнения, обошла их вокруг, встала с солнечной стороны. Но все равно, теперь солнце светит в спину не только мне, но и подсолнухам. Они все отвернулись.
«Это тема для статьи!» — подумала я.
Одновременно меня охватило любопытство: почему подсолнухи смотрят не на солнце, а наоборот, в противоположную сторону? У других цветов ничего подобного не замечала.
Пошла искать объяснения и читать разные умные источники. Сначала наткнулась на совершенно обратные утверждения, например:
1. Подсолнухи – это единственные растения, которые могут всегда смотреть на солнце. Более того — они за ним постоянно поворачиваются.
Опровергаю, вечером вышла опять в огород, понаблюдать за своими подсолнухами – все тоже самое, ни за каким солнцем они не следят, а смотрят также на забор.
Однако по мере погружения в тему, я стала находить более реальные объяснения. А именно:
2. Зрелые цветки подсолнуха за солнцем не следят, а всегда повернуты на восток.
Подтверждаю, в моем случае это так и есть. Забор, в сторону которого повернуты цветки на фото – как раз на восточной стороне.
Почему смотрят именно на восток, никто не знает. Есть версия что в какой-то момент подсолнух теряет способность крутиться за солнцем и фиксируется в одном направлении.
Но почему именно Восток? Невольно приходят мысли, что подсолнух – это религиозное растение (почти шутка).
В подтверждении этой мысли нашла еще одну интересную идею:
3. Подсолнух оказался гораздо более сложным растением, чем предполагалось, и ученые продолжают его исследовать.
Не знаю, что и думать . Тут есть что-то мистическое. Я достаточно равнодушна к живописи, но единственная картинка, которая меня зачаровывает – это «Подсолнухи» Ван Гога.
Источник