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
Действительно ли подсолнухи — солнечные растения? Зачем они следуют за солнцем?
Подсолнух является одной из важнейших возделываемых культур в сельском хозяйстве. Из этого растения человек получает любимые многими семечки, а также подсолнечное масло, которое является неотъемлемой составляющей в приготовлении многих блюд. Многие, проживающие какое-то время в деревнях, в которых есть поля с подсолнухами, могли замечать их некоторую особенность. При движении солнца с востока на запад, цветок как будто следует за ним. Ночью, он вновь поворачивается в сторону востока, как будто встречает солнце, чтобы вновь проводить его до запада. Почему это происходит?
Морфологические особенности растения
Подсолнух довольно сложно спутать с другими растениями, так как внешне он яркий и необычный. Данное растение имеет высокий прямостоячий стебель, вырастающий до 5 метров. На конце стебля имеется крупный цветок, имеющий желто-оранжевую окраску. Цветки этого растения считаются декоративными, поэтому их часто используют во флористике. В центре корзинки образуются плоды – черные семечки, из-за которых это растение так ценится в сельском хозяйстве.
Листья подсолнечника также довольно крупные, их длина достигает 50 сантиметров. Для защиты от палящего солнца на листьях жесткие волоски, что обеспечивает растению большую засухоустойчивость.
История возделывания подсолнечника
Родиной растения считается Северная Америка. Ученые считают, что именно там начали выращивать первые подсолнечники около 2000 лет назад. Из Северной Америки подсолнух начал распространяться в другие страны, в том числе и в Россию, правда попал он к нам из Голландии. Петр I был приятно удивлен этим растением, так как оно не только использовалось в пищу, но и было довольно декоративным. По его приказу семена подсолнечника были завезены в Россию, где он вполне смог прижиться в местном климате.
Первое подсолнечное масло удалось получить в 1829 году, после чего сразу же был открыт первый в России завод. На нем удавалось производить масло довольно дешево, что также отразилось и на цене его продажи. Подсолнечное масло могли позволить себе купить даже бедные люди. Из-за этих обстоятельств растение стало очень популярно для возделывания, поэтому под него стали выделять большие территории. На сегодняшний день мировыми лидерами в возделывании подсолнечника являются Россия и Украина несмотря на то, что его возделывают и во многих других странах.
Следование за Солнцем
Ученые-ботаники смогли выяснить, что на самом деле поворачиваются к Солнцу не только подсолнухи, но и многие другие цветы, у которых, правда, это свойство выражено менее ярко. Процесс поворота цветков к Солнцу назвали гелиотропизмом. Так в чем же секрет этого явления? На самом деле все проще чем кажется. Таким образом растение получает большее количество солнечных лучей и тепла. Иными словами, гелиотропизм помогает стимулировать рост растения. Ученые ставили эксперименты, в которых блокировали поворот цветка различными способами. Было установлено, что эта блокировка ограничила скорость роста на 10 %.
Также можно отметить, что своим поворотом вслед за солнцем, подсолнух привлекает больше пчел для опыления. Объясняется это тем, что данных насекомых теплая поверхность привлекает больше, чем холодная.
Механизм поворота цветка
В стебле, ближе к основанию цветка, имеются специальные моторные клетки, которые за счет получения калия могут растягиваться и сжиматься. Именно их работа инициирует поворот корзинки растения.
Поворот цветка четко соответствует 24-часовому ритму. В своих экспериментах ученые попытались обмануть растение. В лабораторных условиях они установили искусственный источник освещения. Длительность его движения соответствовала 30-часовому ритму. Результатом опыта стало изменение в интенсивности роста и обилии урожая. Таким образом, для получения солнечной энергии и тепла подсолнечникам необходимо каждый день поворачивать свой цветок вслед за солнцем.
Если вам понравилась наша статья о подсолнухах, ставьте лайки, подписывайтесь на канал.
У автора творческий кризис 🙂 Подскажите, какие еще темы из биологии могут быть вам интересными? Спасибо что читаете и комментируете.
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
Подсолнух: за что мы любим «спутник Солнца»?
Матушка-природа позаботилась о людях, почитавших с древних времен Солнце — источник жизни и радости на Земле, подарила им прообраз звезды в цветочном эквиваленте — подсолнух. На греческом языке подсолнух звучит «гелиант», происходит от слов «Гелиос» — Солнце, «антос» — цветок.
Немного родословной подсолнуха
Родиной подсолнуха является Северная Америка. По легенде боги подарили индейцам этот цветок, символизирующий солнце, поэтому подсолнух был священным символом для индейского племени. В XVI веке испанцы завезли подсолнух в Европу. Долгое время его выращивали как декоративный цветок, позднее семена стали употреблять в пищу как деликатес.
Первыми получать масло из семян подсолнечника стали англичане, его использовали в ткацкой промышленности. В Россию семена подсолнуха привез Петр I из Голландии. Впервые в России масло из семечек получил воронежский крепостной крестьянин Бокарев. Когда выращивание подсолнухов приняло сельскохозяйственный характер, семена подсолнечника снова завезли в Америку, где после истребления племени индейцев все подсолнухи перевелись.
Научность «движения» подсолнуха за солнцем
Шляпка подсолнуха поворачивается за солнцем в течение светового дня. Этот факт имеет научное обоснование.
В стебле подсолнуха есть фитогормон ауксин, отвечающий за рост. Высота подсолнухов достигает пяти метров. Та часть стебля, которая не получает достаточно света, накапливает в себе ауксин, побочным эффектом является движение подсолнуха за солнцем. Такое движение растения за солнцем называется гелиотропным свойством. Когда рост подсолнуха завершается, то шляпка больше не движется за солнцем и остается повернутой на восток все время.
Подсолнух — символ эстетического движения
Когда подсолнух попал в Европу, его стали выращивать в качестве декоративного растения. Людовик XIV — «король-Солнце» — был восхищен этим цветком. Европейцы вышивали подсолнухи на тканях, вырезали из дерева, отливали из металла. Оскар Уайльд называл подсолнух символом эстетского движения.
Лучшие картины Ван Гога — это подсолнухи, которые он рисовал на юге Франции, в Арле. Клод Моне создал свой великолепный воздушный натюрморт с подсолнухами. Герхард Глик, Гоген, Шиле, Нодье — все они с любовью рисовали на холстах подсолнухи. И в наше время подсолнух остается «солнышком» искусства и фотографии.
Подсолнух — сочетание красоты, питательных свойств и радости
Подсолнечник относится к семейству сложноцветных. Цветок подсолнуха — это тысяча маленьких цветочков, которые потом превратятся в тысячу семян. Существует около 60 видов подсолнуха, выращивают в сельскохозяйственных целях только подсолнечник однолетний и топинамбур.
Семена подсолнечника содержат много кальция, 18−20% протеинов от дневной нормы человека. Подсолнечное масло (растительное) — наиболее распространенное и дешевое в мире, богато жирными кислотами.
Подсолнух служит человеку ориентиром на местности. Так как даже в облачную погоду шляпка подсолнуха показывает, где находится сейчас солнце относительно горизонта.
Подсолнечник — это самое медоносное растение. Один гектар подсолнечника «дает» 50 кг меда.
Подсолнух — уважаемый в народе цветок. По народному поверью подсолнух обладает защитными свойствами. Его принято сажать на улице возле дома. Подсолнух отражает энергетические вторжения, разряжает атмосферу дома, если его поставить в вазу.
Букеты из подсолнухов диких (вспомним вазу с подсолнухами Ван Гога) великолепны. Подсолнух символизирует теплоту, обожание и долговечность.
Дарите своим любимым подсолнухи в честь лета!
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