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 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
Ученые узнали, почему подсолнухи следуют за солнцем
Ученые закрепляли одни молодые подсолнухи так, чтобы те не могли поворачиваться, а другие разворачивали наоборот, с востока утром к западу вечером. Оказалось, что фототропизм — способность поворачиваться к источнику тепла и света — объясняется неравномерным ростом растения и служит для более эффективного прироста массы. Растения, в жизнь которых так грубо вмешивались, дали на 10% меньше площади листьев, чем подсолнухи, которым позволили расти свободно.
Ученые выяснили, что каждые сутки стебель растения проходит две фазы роста: сначала прирастает восточная сторона, слегка разворачивая соцветие к западу, а ночью растет западная часть стебля, поворачивая цветок обратно к востоку. Регулируется этот процесс циркадными ритмами растения и сигнальными путями, зависящими от температуры и освещенности окружающей среды. В разное время суточного цикла факторы роста вырабатываются в разных количествах; одновременно разные фазы циркадного цикла усиливают или ослабляют чувствительность рецепторов растения к свету и теплу в зависимости от времени суток.
После того, как бутон распускается, стебель прекращает расти, и следование за солнцем прекращается. Однако последствия суточного цикла роста продолжают сказываться: все взрослые подсолнухи развернуты на восток — туда, где их лепестки быстрее нагреваются с утра, привлекая больше опылителей.
Исследование опубликовано в журнале Science.
Источник
Вот что заставляет подсолнухи двигаться за Солнцем
Подсолнухи — ещё один пример удивительного в природе. Они доказывают, что растения не такие уж неподвижные, как кажутся. Поутру подсолнухи всегда обращены на восток и после восхода медленно поворачиваются за солнцем, пока оно не скрывается на западе. Почему так происходит? Что заставляет подсолнухи приходить в движение?
Гелиотропизм
Свойство всегда быть обращённым к солнцу в основном наблюдается у молодых цветков и обычно прекращается, когда бутон полностью распускается (зрелые подсолнухи всегда смотрят на восток). Явление, когда цветок следует за солнцем, называется гелиотропизмом .
Как и у людей, у растений есть внутренние биологические часы , которые называют циркадным ритмом . Циркадный ритм человека вызывает в организме физиологические и химические изменения в зависимости от времени суток. У растений также есть внутренние механизмы, которые помогают реагировать на суточные изменения во внешней среде.
Как подсолнухи смотрят на солнце?
Перед рассветом молодой подсолнух смотрит на восток — в сторону восхода солнца. Когда солнце движется с востока на запад, цветок тоже поворачивается на запад. Когда солнце садится, цветок возвращается в исходное положение, поворачиваясь на восток, чтобы на следующий день снова повторить цикл.
У растений нет мышц, но для подсолнухов природа нашла оригинальное решение : стебель становится больше с теневой, противоположной от солнца стороны. Всё благодаря гормону роста под названием акусин .
Ауксин собирается на теневой стороне стебля, заставляя его расти быстрее с этой стороны. Поэтому подсолнечник вынужден наклоняться в противоположную солнечную сторону. По мере движения солнца ауксин также перемещается «в тень», таким образом создаётся эффект движения.
Созревший подсолнух НЕ СЛЕДУЕТ за солнцем
Сейчас это связывают с тем, что полностью созревший подсолнух уже не растёт, а как мы выяснили выше, движение растения зависит именно от неравномерного роста. Чем старше становится подсолнух, тем он меньше подвержен эффекту движения в течение дня.
Источник