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
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
Тот, кто поворачивается вслед за солнцем
Так дословно переводится название цветка – гелиотроп.
Научное название цветка происходит от двух греческих слов «helios» – солнце и «tropos» – поворот, направление. И назвали растение так потому, что его соцветья всегда поворачиваются вслед за движением солнца.
О возникновение цветка гелиотропа рассказывает древнегреческий миф.
Скромная дочь могучего Океана нимфа Клития влюбилась в бога солнца Гелиоса. Её любовь была настолько велика, что она забыла обо всём на свете и не сводила глаз с любимого. Как хотелось ей броситься в его объятия, отдать себя ему всю без остатка. Но Гелиос не замечал её любви.
Тоска безответной страсти не только помрачила разум Клитии, но и иссушила её тело, и наступил миг, когда жизненные силы покинули тело нимфы, она опустилась на землю и перестала реагировать на проявления мира.
Лишь по утрам, вдохнув аромат прохладной живительной росы, она приподнимала голову, чтобы весь день неотрывно смотреть на сияющий лик Гелиоса.
А потом нимфа превратилась в цветок, цветонос которого на в течение всего дня поворачивается вслед за солнцем, движущимся по небосводу. Так Клития продолжает следовать преданным взором за своим возлюбленным. Поэтому гелиотроп считается символом верности.
В европейских садах гелиотроп, стали разводить в XVIII веке.
В России растение появилось в конце XVIII века и сразу стало популярно среди цветоводов.
Французы назвали его «травой любви», немцы – «травой бога», англичане – «вишнёвым пирогом», а русские – «лишаевой травой» и «лакмусом красильным». Даже как-то обидно за нашу не романтичность…
В старину, собираясь на балы, дамы украшали причёски и платья цветами гелиотропа для красоты и приятного благоухания.
Гелиотроп – Heliotropium – многолетнее травянистое растение из семейства буравчиковых. Семейство насчитывает около 300 видов, среди которых встречаются и полукустарники. Дикий куст гелиотропа достигает в высоту полутора метров. Культивированные гелиотропы пониже, их стебли вырастают от 50 до 70 см.
У этого растения крупные овальные немного морщинистые или волнистые, опушённые листья ярко-зелёного или тёмно-зелёного цвета на коротких черешках.
Небольшие цветки фиолетового или тёмно-синего цвета собраны в крупные пышные соцветия щиткового типа до 20 см в диаметре. Они источают тонкий ванильный аромат.
Селекционеры вывели гелиотропы с белыми, розовыми, жёлтыми, голубыми и лиловыми цветками. Однако растения с цветками таких оттенков пахнут слабее фиолетовых, а некоторые и вовсе не имеют аромата.
Выведены так же низкорослые гелиотропы до 25 см в высоту для выращивания в садовых вазонах и подвесных корзинах.
Каждый цветонос цветёт около месяца. Цветоносы сменяют друг друга, и общее цветение длится всё лето с июня до заморозков, что высоко ценится цветоводами.
После окончания цветения образуются плоды, которые называются – ценобии.
При созревании плод распадается на четыре части – эремы, по форме напоминающие маленькие орешки. В каждой части находятся мелкие семена гелиотропа, до 1 200 штук.
Родиной гелиотропа считается Северная и Южная Америка, но в диком виде гелиотроп произрастает в странах Средиземноморья, несмотря на то, что гелиотроп очень любит солнце, встречается он и в странах с умеренным климатом.
Но у нас он выращивается только в садах, как однолетнее растение, так как наши зимы для него слишком суровы. Гелиотроп можно выращивать в комнатных условиях, тогда он станет многолетним.
В открытом грунте чаще всего выращивают гелиотроп перуанский – Heliotropium hibridium.
Семена гелиотропа специалисты советуют покупать в проверенных цветочных магазинах.
Семена на рассаду высеивают в феврале – марте. Грунт подойдёт купленный в магазине – универсальный или для цветущих растений. Лучше всего купить его осенью и оставить зимой на морозе, чтобы таким образом продезинфицировать его. Впрочем, грунт можно пропарить в духовке.
Положив на дно контейнера, ящика или горшка дренаж, заполнить его землёй, утрамбовать и хорошо полить.
Семена гелиотропа очень мелкие и сеять их равномерно сложно. Поэтому перед посевом их можно смешать с небольшим количеством крупного предварительно прокалённого в духовке речного песка.
После того, как семена посеяны, их присыпают тонким слоем земли, примерно на 1-2 мм, накрывают плёнкой или стеклом и ставят в тёплое место. Семена всходят, если температура не опускается ниже +20 С.
Плёнку снимают для проветривания и перед опрыскиванием, которое проводится регулярно.
Семена, как правило, начинают прорастать через 3-4 недели. После появления всходов плёнку нужно убрать и поставить ёмкость в светлое место.
Когда у сеянцев появятся по два настоящих листочка, их пересаживают в отдельные горшки диаметром 9-10 см, заполненные такой же почвенной смесью. После полива на время саженцы оставляют в покое. А через две недели их подкармливают магазинным удобрением для рассады.
В открытый грунт гелиотроп высаживают после того, как минуют последние ночные заморозки, то есть в конце мая –начале июня, в южных районах раньше.
Для посадки растений выбирают солнечное место, желательно защищённое от ветра. При недостатке света стебли гелиотропа вытягиваются, а цветки становятся мелкими и блёклыми.
Почва на грядке для гелиотропа должна быть рыхлой и питательной. Специалисты рекомендуют смесь из дерновой земли, листовой, торфяной и крупного песка в пропорции: 4:2:2:1. В эту смесь добавляют измельчённый древесный уголь и навозный листовой перегной или комплексное минеральное удобрение в гранулах.
Растение из горшка не выкапывают, а переваливают вместе со всем комом земли. Лунку засыпают землёй, слегка утрамбовывают и поливают растение под корень.
Высаживают гелиотроп на расстоянии 30 см друг от друга. Чем выше будет куст, тем больше должно быть расстояние между растениями.
Спустя 2 недели саженцы подкармливают комплексным удобрением, а когда они подрастут на 10-12 см, их прищипывают для стимуляции ветвления и обильного цветения.
Гелиотроп нуждается в регулярном увлажнении, в засушливое лето его нужно поливать чаще, вечером после захода солнца опрыскивать, а после полива осторожно рыхлить землю, стараясь не повредить корни. Приветствуется так же мульчирование.
Удаление сорняков обязательно.
Молодые гелиотропы подкармливают полным комплексным удобрением до начала активного цветения каждые 2 недели. Затем 1 раз в месяц, чередуя минеральные и органические удобрения.
Врагами гелиотропа являются такие насекомые вредители, как тля, белокрылки, паутинные клещики.
При обнаружении вредителей, кусты гелиотропа обрабатываются актелликом по инструкции. Через неделю процедуру следует повторить.
Гелиотроп иногда повреждается «ржавчиной» и грибковым заболеванием «серая гниль». Поражённые листья нужно сразу удалить и обработать растение фунгицидом.
Кусты гелиотропа нужно осматривать как можно чаще, чтобы вылечить растение на первых стадиях заболевания.
Некоторые виды, особенно дикого гелиотропа ядовиты, в их соке, особенно в стеблях, содержится ядовитое вещество алкалоид – циноглоссин, попавший в желудок сок может вызвать поражение нервной системы.
Но виды ядовитого гелиотропа, как правило, не выращиваются в садах.
Эфирное масло гелиотропа используется в парфюмерной промышленности для придания композициям благородного аромата ванили.
В народной медицине соком гелиотропа сводят бородавки и лишаи.
Для того, чтобы нравиться людям и вызывать у них положительные эмоции, маги советуют собрать в августе лепестки гелиотропа, высушить, завернуть в лавровые листья и носить при себе.
Гелиотроп притягивает удачу, благополучие, славу и покровительствует путешественникам.
Считалось, что если дома хранится гелиотроп, то не страшны воры и недобрые люди.
Для того чтобы в доме царили мир, любовь и согласие, парапсихологи советуют высадить гелиотроп в саду возле дома или завести комнатный гелиотроп. Оживит он и угасшую любовь.
В старину считалось, что гелиотроп сохраняет верность супругов друг другу и делает их отношения гармоничными.
Он так же помогает распутать сложные отношения между родственниками.
Творческим людям он помогает достичь высот в своих творениях, и приносит счастье без исключения всем добрым людям с открытой душой, никому не желающим зла и не таящим зависти.
Источник