Почему растения поворачиваются к солнцу. Почему растения поворачиваются к свету? Ученые объясняют, что движение соцветия подсолнечника возникает из-за неравномерного роста растения

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

Evan Brown / University of Virginia

Когда подсолнечник прекращает расти и зацветает, циркадианные и светочувствительные механизмы утрачивают свое значение, оставляя растение ориентированным на восток. Разворачивая часть подопытных подсолнечников к западу, ученые убедились, что такими растениями, в отличие от повернутых на восток, практически не интересуются насекомые-опылители. Круглосуточная регистрация температуры показала, что ориентированные на восток цветы значительно лучше и быстрее прогреваются, привлекая насекомых. Когда повернутые к западу цветы нагревали искусственно, интерес опылителей к ним возвращался.

Таким образом, повороты молодых подсолнечников за Солнцем обеспечены совместной работой циркадианных и светочувствительных механизмов, они служат для интенсивного набора биомассы. Ориентация взрослых растений на восток необходима для их прогревания, которое привлекает насекомых-опылителей.

Подсолнухи, под солнцем.
Есть устоявшееся мнение, что головка подсолнечника повораживается вслед за солнцем.
Вчера я убедился, что это миф.

Под катом есть свежие фото подтверждающие, что солнце светит в "затылок" подсолнуха:)
И реальное положение дел

Итак как мы видим, подсолнухи не вращаются за движением солнца.
Но в мифе есть доля правды.
А именно, подсолнух смотрит на солнце в момент восхода.
И он всегода смотрит на восток.
А вот когда солнце идет на закат, то подсолнух не движется за ним.
Он как бы ждет следующего восхода:)

Явление о которм говорится в мифе называется Гелиотропизмом.
Вот что об этом говорится в википедии.
Широко распространено ложное мнение, что подсолнечники "тянутся" к солнцу (гелиотропизм) ] . На самом деле, зрелые цветки подсолнечника обычно направлены на восток и не двигаются.
Листья и почки молодых подсолнечников обладают гелиотропизмом. Они изменяют свою ориентацию с востока на запад в течение дня.

Давным-давно люди заметили, что молодые цветы подсолнуха в течение дня поворачиваются вслед за солнцем, а ночью возвращаются на исходную позицию, чтобы утром снова встретить его на востоке. Но до сих пор учёные не могли раскрыть эту загадку: что заставляет растения совершать свой ежедневный ритуал и почему со временем "поклонение" светилу прекращается?

В поисках ответа Стейси Хармер (Stacey Harmer) из Калифорнийского университета в Дэвисе и её коллеги провели серию экспериментов.

На первом этапе подсолнухам, росшим в естественной среде, изменили условия. Одну группу учёные "обездвижили", чтобы растения вообще не могли поворачиваться, а другую зафиксировали таким образом, чтобы подсолнухи на восходе оказались повёрнуты на запад. Когда цветы подросли, оказалось, что листья в обеих группах были на 10% меньше, чем у "свободных" растений. Это подтвердило догадку о том, что наблюдение за солнцем необходимо подсолнухам для более эффективного роста.

Затем учёные решили проверить, чем обусловлены ритмичные "танцы" подсолнухов - внутренними часами или условиями окружающей среды.

Они перенесли растения, росшие на улице, в помещение с постоянным верхним освещением и обнаружили, что подсолнухи на протяжении нескольких дней продолжали поворачиваться из стороны в сторону точно так, как делали раньше.

Затем учёные поместили растения в специальную комнату с вереницей ламп, которые включались по очереди, имитируя движение солнца. Когда исследователи запрограммировали искусственное освещение на тридцатичасовой цикл смены "дня" и "ночи", растения поворачивались из стороны в сторону без регулярного расписания. Но когда световой режим снова стал нормальным, подсолнухи строго следовали за искусственным "солнцем", показывая, что внутренние циркадные ритмы играют важную роль в движении цветка.

Но больше всего биологов интересовал вопрос, почему после цветения подсолнухи перестают поворачиваться из стороны в строну и замирают, "глядя" в сторону восхода. Тогда команда Хармер повернула часть растений на запад, а потом подсчитала количество пчёл и других опылителей, которые садились на цветки, обращённые к разным сторонам света.

Оказалось, что в утренние часы насекомые в пять раз чаще посещали цветки, обращённые на восток, чем повёрнутые в противоположном направлении.

"Вы можете убедиться, что пчёлы просто сходят с ума по цветкам, смотрящим на восток, и практически не обращают внимания на растения, повёрнутые на запад", - отмечает Стейси Хармер.

Предыдущие исследования показали, что опылители предпочитают более тёплые цветы, поэтому подсолнухи, получившие большую дозу первых утренних лучей, оказываются более популярными.

"Я постоянно удивлялась, как сложно устроены растения,- продолжает Хармер. - Они действительно мастерски приспосабливаются к условиям окружающей среды".

Результаты исследования , опубликованные в издании Science, поднимают более сложные вопросы. Например, как растения определяют время и как они находят правильное направление, когда в темноте поворачиваются туда, где взойдёт солнце?

Но, по мнению специалистов, сам факт того, что подсолнухи обладают внутренними часами и руководствуются собственными ритмами, является "Священным Граалем" в изучении их сложного поведения. И, как подчёркивается в пресс-релизе университета, это первый пример временной синхронизации у растений, обитающих в естественной среде, которая оказывает прямое влияние на эффективность роста.

Материал. Те разница расширения материала из-за температуры. На солнце больше чем в тени. Насколько мне извесно - основание головки в месте крепления стеббля похожа на "твердую вату" с жидкостью. Может эта жидкость в порах играет роль мышц - гидравлисты есть?

[email protected] 01.08.2011

ВИВАТ - ГУГЛ!

Название: произошло от сочетания двух греческих слов "helios" - солнце и "anthos" - цветок. Такое название дано ему неслучайно. Огромные соцветия подсолнуха, окаймленные яркими лучистыми лепестками, и впрямь напоминают солнышко. Кроме того, это растение обладает уникальной способностью поворачивать свою головку вслед за солнцем, прослеживая весь его путь от восхода до заката.
У растений нет мышц, цветок может менять ориентацию лишь за счет того, что стебель, который его держит, растет сильнее на солнечной стороне. Поэтому процесс идет, когда подсолнух растет: в течение дня закрытые цветки действительно следуют за ходом солнца, оправдывая свое французское название tournesol.

Еще более удивительный трюк: за ночь цветкам удается повернуться так, что утром они снова приветствуют солнце на востоке.
Благодаря такому повороту растениям в фазе роста удается поймать на 10-15 процентов солнечной энергии больше. Выросший подсолнух с раскрытым цветком недвижимо смотрит на восток.
Участок стебля под лепестками цветка содержит <гормон роста>. Этот гормон не выдерживает прямого солнечного света. Попадая на солнце, эта часть стебля поворачивается так, чтобы уйти от него. В ней концентрируется <гормон роста>, поэтому она растет быстрее, и в результате сам цветок поворачивается к солнцу.

Значит я мыслил в правильном направлении,просто не мог представить,что растение может так быстро расти. Спасибо Гуглу,я как-то не догодался прогуглить этот вопрос.Зато в теме появились красивые картинки. А знаете ли вы что в Германии принято делать букеты из цветков подсолнечника? На день рождения вам вполне могут подарить такой букет.

Alexey.n.pop***@u*****.ua Teacher 03.08.2011

Неспасибо Гуглу! Ничего непонятно - просто указана целесообразность этого движения, но какой механизм? И почему вращение происходит ночью - значит есть память или астронавигация?

Это заблуждение. Не поворачивается он ВСЛЕД ЗА СОЛНЦЕМ. Он постоянно направлен в ту сторону, среднесуточная яркость которой наибольшая... Так же, как и листья огурцов в парнике, так же, как и комнатные цветы на подоконнике.

Присмотритесь. И ранним утром, с рассветом, и поздним вечером на закате на открытом поле головки цветов подсолнуха будут направлены на Юг. А на затенённом участке - в сторону от падающей на него тени.

August 5th, 2016 , 05:59 pm

Уже давно люди заметили, что молодые цветы подсолнуха в течение дня поворачиваются вслед за Солнцем, а ночью возвращаются на исходную позицию, чтобы утром снова встретить его на востоке. Что же заставляет растения совершать свой ежедневный ритуал и почему со временем «поклонение» светилу прекращается и зрелые цветки подсолнуха не поворачиваются за Солнцем, а остаются направленными только на восток.

В поисках ответа Стейси Хармер из Калифорнийского университета в Дэвисе и ее коллеги провели серию экспериментов, которые подтвердили догадку о том, что наблюдение за Солнцем необходимо подсолнухам для более эффективного роста. Ученые фиксировали растения, не давая им повернуться, или, наоборот, вращали горшки, нарушая естественный ход движений. И в том, и в другом случае листья растений оказывались примерно на 10% меньше, чем у соседей, которые спокойно поворачивались за Солнцем.

Кроме того, специалисты ставили на стебле несколько точек маркером, чтобы изучить, как движется подсолнух за Солнцем. За точками ученые следили с помощью видеокамеры. Если расстояние между ними менялось, это означало, что стебель цветка рос там, где были нарисованы эти точки.
Когда днем растения поворачивались вслед за Солнцем, восточная сторона стебля росла более быстрыми темпами, чем западная, в результате сам цветок поворачивался к Солнцу. А в ночное время западная сторона росла быстрее, и стебель поворачивался в другую сторону.

Движение растения осуществляется при помощи специальных моторных клеток, участвующих в механизме роста и находящихся в гибком основании цветка. Выяснилось, что это движение зависело от внутренних часов растения – циркадных ритмов, которые управляют различными жизненными процессами, связанными с наступлением дня, ночи, утра и вечера. «Часы» контролируют скорость роста и заставляют одну сторону стебля расти быстрее, чем другую. Благодаря этому подсолнечник постепенно поворачивается вслед за Солнцем.

По мере того как подсолнечник созревает и цветок раскрывается, общий рост замедляется и растения прекращают движение в течение дня, оставаясь ориентированными на восток. Дело в том, что растение реагирует сильнее на солнечный свет рано утром, чем во второй половине дня, поэтому оно постепенно прекращает движение к западу в течение дня.