Niyə günəbaxan başları günəşi izləyir? Genetiklər günəbaxanın günəşə necə döndüyünü anlayıblar. Günəbaxan niyə müəyyən istiqamətə baxır

Hagop Atamian / U.C. Davis

Amerikalı alimlər yağlı günəbaxan bitkisinin oriyentasiyası üçün hansı mexanizmlərin cavabdeh olduğunu müəyyən ediblər ( Helianthus annuus) Günəşdə və onun hansı təkamül əhəmiyyəti var. Məlum oldu ki, günəş işığının təsiri altında dönmə qabiliyyəti (heliotropizm) bitkinin işığa həssas mexanizmlərinin və sirkadiyalı ritmlərinin əlaqələndirilmiş işi ilə bağlıdır. İşin nəticələri jurnalda dərc olunub Elm.

Balaca günəbaxanlar gündüz saatlarında Günəşin ardınca şərqdən qərbə fırlanır, gecələr isə səhər yenidən günəş işığına qovuşmaq üçün geri dönürlər. Çiçəklənən bitkilər bu hərəkəti dayandırır və həmişə şərqə baxır. Bunun niyə baş verdiyini anlamaq üçün Kaliforniya və Virciniya Universitetlərinin əməkdaşları çöldə və qapalı şəraitdə bir sıra təcrübələr aparıblar.

İşlərinin ilk mərhələsində onlar təcrübi günəbaxanların bir hissəsini süni şəkildə düzəltdilər və Günəşi izləmələrinə mane oldular. Belə bitkilərin ümumi biokütləsi və yarpaq sahəsi məhdudiyyətsiz yetişdirilən bitkilərdən orta hesabla 10 faiz az olub. Beləliklə, gənc bitkilərin daha intensiv böyüməsi üçün Günəşin arxasına çevrilmək lazımdır.

Gecədə şərqə tərs dönüş bu prosesdə sirkadiyalı ritmlərin tənzimlənməsi mexanizmlərinin iştirak etdiyini göstərir. Alimlər bunu tarladan günəbaxanları daimi işıqlandırılan otağa gətirməklə (bitkilər daha bir neçə gün fırlanmağa davam edirdi) və onlara 30 saatlıq süni işıqlandırma dövrü tətbiq etməklə (bitkilərin fırlanma ritmi yanlış getdi, 24 saatlıq bir dövrlə normal vəziyyətə qayıdır).

Günəbaxanda yarpaq yastıqları yoxdur - bəzi bitki növlərində heliotropizmi təmin edən xüsusi motor orqanları. Günəbaxan hərəkətlərinin amplitudasının yetkin bitkilərin tamamilə yoxluğuna qədər böyüdükcə azaldığını nəzərə alan elm adamları, günəbaxanların Günəşin arxasında fırlanmalarının gün ərzində gövdənin qeyri-bərabər uzanmasını təmin etməyi təklif etdilər. Gibberellin böyümə hormonu olmayan bitkilərlə aparılan təcrübələr, həmçinin gövdənin qərb və şərq tərəflərində gen aktivliyinin öyrənilməsi bu fərziyyəni təsdiqlədi. Üstəlik, gecələr daha intensiv olan gövdənin qərb tərəfinin böyüməsinin "standart olaraq" baş verdiyi və gün ərzində zəruri olan şərq tərəfinin böyüməsinin fotosensitiv mexanizmlərlə tənzimləndiyi ortaya çıxdı ( xüsusilə, fototropinlərin təsiri altında auksin hormonunun yenidən bölüşdürülməsi).

Gün ərzində çiçək temperaturunda dəyişikliklər

Evan Braun / Virciniya Universiteti

Günəbaxan böyüməyi dayandırdıqda və çiçək açdıqda, sirkadiyalı və işığı hiss edən mexanizmlər əhəmiyyətini itirərək bitkini şərqə yönəldir. Təcrübəli günəbaxanların bir hissəsini qərbə çevirən alimlər əmin oldular ki, bu cür bitkilər şərqə yönəlmiş bitkilərdən fərqli olaraq, həşəratların tozlanmasında praktiki olaraq maraqlı deyillər. Temperaturun gecə-gündüz qeyd edilməsi göstərdi ki, şərqə yönəlmiş çiçəklər həşəratları cəlb edərək daha yaxşı və daha sürətli istiləşir. Qərbə baxan çiçəklər süni şəkildə qızdırıldıqda, tozlayıcıların onlara olan marağı geri qayıtdı.

Beləliklə, gənc günəbaxanların Günəşin arxasındakı növbələri sirkadiyalı və işığa həssas mexanizmlərin birgə işi ilə təmin edilir, biokütlənin intensiv artmasına xidmət edir. Yetkin bitkilərin şərqə yönəldilməsi onların istiləşməsi üçün lazımdır, bu da tozlayan həşəratları cəlb edir.

MOSKVA, 5 avqust - RİA Novosti. Günəbaxanların "daxili saatlarının" işini elə dəyişdirən mutasiya sayəsində Günəşə davamlı olaraq "baxmaq" üçün heyrətamiz bir qabiliyyət var ki, onlar onun hüceyrələrinin böyüməsini çox qeyri-adi bir şəkildə təşkil edirlər və çiçəklərin fırlanmasına səbəb olurlar. Science jurnalında dərc olunan məqaləyə görə, gündüz saatlarında şərqdən qərbə doğru.

"Bitkinin Günəşin nə vaxt və haradan çıxacağı ilə bağlı təsəvvürə malik olması məni "biokat" ilə günəbaxanların böyüməsini idarə edən zülal və genlər zənciri arasında əlaqənin olduğunu düşünməyə vadar etdi. Bundan əlavə. Bu yolla çiçəyin daha çox işıq alması arıları daha da cəlb edir, çünki onlar isti səthləri sevirlər”, - Davisdəki Kaliforniya Universitetindən (ABŞ) Stacey Harmer (Stacey Harmer) deyir.

Bu fərziyyəyə əsaslanaraq, Harmer və onun həmkarları günün vaxtından asılı olaraq bitki və heyvanların hüceyrələrindəki bütün prosesləri idarə edən sirkadiyalı ritmlərin işini tədqiq edərək, botanikanın ən qədim və maraqlı sirlərindən birini açıblar. onların stimullaşdırıcı zülal olan oksin işinə təsiri.

Bunun üçün məqalə müəllifləri bir neçə günəbaxan yetişdiriblər ki, onların bəziləri daim işığın yandığı laboratoriyada, digərləri isə adi sahədə əkilib. Alimlər bəzi bitkiləri çəlləklərə elə yerləşdirdilər ki, Günəşin arxasına keçə bilməyəcəklər ki, bu da onlara bu cür təkamül uyğunlaşmasından imtinanın nəticələrini qiymətləndirməyə imkan verdi.

Bu hərəkatın prinsiplərini açmaqda onlara məqalə müəlliflərindən birinin uydurduğu hazırcavab hiylə kömək etdi - bioloqlar marker götürüb günəbaxanın gövdəsinə bir neçə nöqtə qoydular və videokamera ilə izlədilər. Aralarındakı məsafə dəyişdisə, bu o demək idi ki, çiçək sapı bu nöqtələrin çəkildiyi yerdə böyüyür.

Müşahidələrin göstərdiyi kimi, çiçəyin hərəkətindəki "motor" bitkinin daxili saatı idi - gündüzün, gecənin başlaması ilə əlaqəli müxtəlif həyat proseslərini idarə edən işığa həssas zülallar və onlara "birləşdirilmiş" genlər toplusu. , səhər və axşam.

Günün müddəti süni şəkildə dəyişdisə, süni işıq mənbəyi həqiqi ulduz kimi "səma" boyunca hərəkət etsə belə, günəbaxanlar Günəşə istiqamətlənmə qabiliyyətini itirdilər. Bu dərhal çiçəyin böyümə sürətinə, biokütlənin toplanmasına və toxumun inkişafına mənfi təsir göstərdi.

Flomatik "nöqtələr" bunun necə baş verdiyini izah etdi - məlum oldu ki, bu saatlar çiçəyin hərəkətinə iki şəkildə təsir göstərir: böyümə sürətinə nəzarət edərək və gövdənin bir tərəfinin digərindən daha sürətli böyüməsinə səbəb olur. Buna görə günəbaxan gündüz saatlarında Günəşin ardınca tədricən çevrilir.

Belə bir günəbaxan xüsusiyyətinin təəccüblü təkamülçü üstünlüyü ola bilər - Harmer və onun həmkarlarının tapdığı kimi, arılar xüsusilə səhər saatlarında isti çiçəkləri sevirlər və Günəşə tərəf dönmək çiçəyin daha tez isinməsinə və daha çox tozlayıcıları cəlb etməyə kömək edir.

Bir sıra təcrübələr göstərdi ki, günəbaxanın hərəkəti 24 saatlıq sirkadiyalı ritmə uyğun gəlir. Alimlər işıq mənbəyinin hərəkət müddətini 30 saata qədər süni şəkildə dəyişdirərək bitkiləri “aldatmağa” çalışıblar. Lakin bu halda günəbaxanlar qeyri-bərabər hərəkət edirdilər ki, bu da onların böyüməsinə, biokütlənin artmasına və məhsuldarlığına təsir göstərirdi.

Məlumdur ki, günəbaxan çiçəkləri gün ərzində günəşin ardınca çevrilir, gecə isə sübh çağı şərqə “baxmaq” üçün yenidən mövqelərini dəyişirlər. Günəbaxanlar solduqdan sonra günəşə tərəf dönməyi dayandırırlar.

Alimlər izah edirlər ki, günəbaxan çiçəklənməsinin hərəkəti bitkinin qeyri-bərabər böyüməsi səbəbindən baş verir. Sapın bir tərəfi digərinə nisbətən daha sürətli böyüyür, bu da çiçəklənmənin dönməsinə səbəb olur.

Başqa bir təcrübədə alimlər bitkilərin hərəkətini süni şəkildə məhdudlaşdırıblar. Onlar qönçələrin bir hissəsini fırlanmamaq üçün bağladılar və ya bitkilərin səhər günəşə baxmaması üçün qabları çevirdilər. Məlum olub ki, günəbaxanların hər iki qrupunun yarpaqları günəşi izləyən bitkilərdən 10% kiçikdir.

Günəbaxan daha çox biokütlə toplamaqla yanaşı, daha bir üstünlük əldə edib: günəşə baxan bitkilər həşəratlar üçün daha cəlbedicidir. Beş dəfə çox arı səhər üzü şərqə baxan çiçəklərə uçdu.

Davis, Kaliforniya Universitetindən Stacey Harmer deyir: "Arılar qərbə baxan çiçəklərə məhəl qoymadan şərqə baxan bitkilər üçün dəli olurlar". "Günəşli tərəfdə bitkilər daha tez isinir və isti çiçəklər daha çox tozlayıcıları cəlb edir."

Anna Xoteeva

Günəbaxan çiçəyində aşkar edilən Fibonaççi ardıcıllığı

Bioloqların fikrincə, böyük çiçəklər Fibonaççi ardıcıllığının ən bariz və gözəl nümayişlərindən biridir. Bu ədədi ardıcıllıq, hər bir sonrakı ədədin əvvəlki iki ədədin cəminə bərabər olduğu bir sıra natural ədədlərdir. Ardıcıllıq belə görünə bilər: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144...

Tədqiqatçılar toxumların iki sıra spiral şəklində düzüldüyünü, onlardan biri saat əqrəbinin, digərinin isə əksinə getdiyini aşkar etdilər. Alimlərin fikrincə, günəbaxan çiçəklərinin əksəriyyətində Fibonaççi ardıcıllığına daxil olan ədədlərin kombinasiyasına rast gəlmək olar - məsələn, 34 və 55 və ya 55 və 89. Əgər qarşınızda çox böyük günəbaxan varsa, o zaman saya bilərsiniz. 89 və 144 toxum.

2012-ci ildə Mançesterdəki (Böyük Britaniya) Elm və Sənaye Muzeyi riyaziyyatçının anadan olmasının 100 illiyi şərəfinə qeyri-adi bir layihəyə - Turing Günəbaxanlarına start verdi və hər kəsi günəbaxan yetişdirməyə və muzeyə çiçək gətirməyə dəvət etdi (və ya zavodun şəklini göndərin).

Bu layihə 657 fotoşəkilin toplanması ilə nəticələndi, onların işlənməsi və təhlili təxminən dörd il çəkdi. Toxumlar adətən günəbaxan çiçəklərində aydın göründüyü üçün elm adamları onların sayını hesablaya bildilər və Fibonaççi nümunəsinin həqiqətən çiçəklərdə izləndiyini təsdiqləyə bildilər.

Bioloqlar hələ də müəyyən bitkilərin ədədi ardıcıllığa “öhdəliyinin” hansı mexanizmi ilə bağlı olduğunu başa düşə bilmirlər. Problem ondadır ki, bitkilər həmişə bu nümunəni göstərmir. Tədqiq olunan günəbaxan çiçəkləri vəziyyətində, bitkilərin təxminən 80%-də Fibonaççi ardıcıllığına uyğun toxum nümunələri aşkar edilmişdir. Qalan inflorescences daha mürəkkəb nümunələri göstərdi.

Anna Xoteeva

İstinad

İngilis riyaziyyatçısı Alan Turinq keçən əsrin birinci yarısında belə qanunauyğunluqlarla maraqlanırdı. Alim İkinci Dünya Müharibəsi zamanı alman Enigma şifrə maşınının kodunu sındırmağa kömək edən bir üsul hazırlaması ilə məşhurlaşıb. Bundan əlavə, Turinq kompüter elminin və süni intellektin inkişafına əhəmiyyətli təsir göstərmişdir. Müharibədən sonra alim bitkilərdəki riyazi qanunauyğunluqlarla maraqlanır.

Material. Temperatur səbəbindən materialın genişlənməsi fərqi. Kölgədən daha çox günəş. Bildiyimə görə, gövdənin bağlanma yerində başın alt hissəsi maye ilə "bərk pambıq" kimi görünür. Bəlkə məsamələrdəki bu maye əzələlərin rolunu oynayır - hidravlika varmı?

Karav***@e*****.ua 01.08.2011

VIVAT - GOOGLE!

Adı: iki yunan sözünün birləşməsindən yaranmışdır "helios" - günəş və "anthos" - çiçək. Bu ad ona bir səbəbə görə verildi. Parlaq parlaq ləçəklərlə haşiyələnmiş nəhəng günəbaxan inflorescences həqiqətən günəşə bənzəyir. Bundan əlavə, bu bitki günəşin ardınca başını çevirmək, günəşin çıxandan gün batmasına qədər bütün yolunu izləmək üçün unikal qabiliyyətə malikdir.
Bitkilərin əzələləri yoxdur, çiçək yalnız onu tutan gövdənin günəşli tərəfdə daha güclü böyüməsi səbəbindən oriyentasiyasını dəyişə bilər. Buna görə də, proses günəbaxan böyüdükdə baş verir: gün ərzində qapalı çiçəklər həqiqətən günəşin gedişatını izləyir, onların Fransız adının turnesolunu əsaslandırır.

Daha heyrətamiz bir hiylə: gecələr çiçəklər çevrilməyi bacarır ki, səhər yenidən günəşi şərqdə qarşılasınlar.
Bu fırlanma sayəsində böyümə mərhələsindəki bitkilər 10-15 faiz daha çox günəş enerjisi tutmağı bacarır. Açıq çiçəyi olan yetişdirilmiş günəbaxan hərəkətsiz şəkildə şərqə baxır.
Bir çiçəyin ləçəklərinin altındakı gövdə bölməsini ehtiva edir<гормон роста>. Bu hormon birbaşa günəş işığına tab gətirə bilməz. Günəşdə bir dəfə gövdənin bu hissəsi ondan uzaqlaşmaq üçün çevrilir. Konsentrasiya edir<гормон роста>, buna görə də daha sürətli böyüyür və nəticədə çiçək özü günəşə tərəf çevrilir.

Beləliklə, mən düzgün istiqamətdə düşünürdüm, sadəcə bir bitkinin bu qədər tez böyüyə biləcəyini təsəvvür edə bilməzdim. Google sayəsində nədənsə bu sualı axtarmağı düşünmədim, amma mövzuda gözəl şəkillər çıxdı. Almaniyada günəbaxan güllərindən buket hazırlamaq adət olduğunu bilirsinizmi? Doğum gününüz üçün sizə belə bir buket təqdim oluna bilər.

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

Təşəkkürlər Google! Heç bir şey aydın deyil - bu hərəkətin məqsədəuyğunluğu sadəcə göstərilir, amma hansı mexanizm? Və niyə fırlanma gecə baş verir - bu, yaddaşın və ya göy naviqasiyasının olduğunu bildirir?

Bu bir aldanmadır. O, GÜNƏŞİN ardınca dönmür. Davamlı olaraq o istiqamətə yönəlir, orta gündəlik parlaqlığı ən böyükdür ... Eynilə istixanada xiyarın yarpaqları kimi, pəncərənin altındakı qapalı çiçəklər kimi.

Daha yaxından baxın. Səhər tezdən, sübh çağı, axşam isə gün batanda açıq sahədə günəbaxan başları Cənuba yönələcək. Və kölgəli ərazidə - üzərinə düşən kölgədən uzaqda.

Uzun müddət əvvəl insanlar gün ərzində gənc günəbaxan çiçəklərinin günəşdən sonra döndüyünü, gecə isə səhər yenidən şərqdə onunla görüşmək üçün orijinal vəziyyətinə qayıtdıqlarını fərq etdi. Amma indiyədək elm adamları bu tapmacanı həll edə bilmirdilər: bitkiləri gündəlik ritualını yerinə yetirməyə nə vadar edir və nə üçün zaman keçdikcə nurçuya “ibadət” dayanır?

Cavab axtarmaq üçün Davisdəki Kaliforniya Universitetindən Stacey Harmer və onun həmkarları bir sıra təcrübələr apardılar.

Birinci mərhələdə günəbaxanların təbii şəraitdə bitməsi üçün şərait dəyişdirildi. Alimlər bir qrupu bitkilərin heç dönə bilməməsi üçün "hərəkətsizləşdirdi", digəri isə günəş çıxanda günəbaxanların qərbə döndüyü şəkildə sabitləndi. Çiçəklər böyüdükdə, hər iki qrupdakı yarpaqların "sərbəst" bitkilərə nisbətən 10% kiçik olduğu ortaya çıxdı. Bu, günəbaxanların daha səmərəli böyüməsi üçün günəşə məruz qalmağın zəruri olduğu ehtimalını təsdiqlədi.

Sonra alimlər günəbaxanların ritmik "rəqslərinə" nəyin səbəb olduğunu - daxili saatı və ya ətraf mühit şəraitini yoxlamaq qərarına gəldilər.

Onlar açıq havada böyüyən bitkiləri daimi işıqlandırılan otağa köçürdülər və gördülər ki, günəbaxanlar əvvəllər olduğu kimi bir neçə gün yan-yana fırlanmağa davam edir.

Daha sonra alimlər bitkiləri günəşin hərəkətini imitasiya edərək növbə ilə yanan lampaları olan xüsusi otağa yerləşdiriblər. Tədqiqatçılar süni işıqlandırmanı otuz saatlıq “gündüz” və “gecə” dövrünə proqramlaşdırdıqda, bitkilər nizamlı bir qrafik olmadan yan-bu yana çevrildi. Amma işıq rejimi normallaşanda günəbaxanlar süni “günəş”ə ciddi əməl edərək çiçəyin hərəkətində daxili sirkadiyalı ritmlərin mühüm rol oynadığını göstərirdilər.

Ancaq bioloqları ən çox maraqlandıran sual, niyə çiçəkləndikdən sonra günəbaxanların günəşin doğuşuna "baxaraq" yan-yana fırlanmağı dayandırır və donurlar. Daha sonra Harmer komandası bitkilərin bir hissəsini qərbə çevirdi, sonra isə dünyanın müxtəlif hissələrinə baxan çiçəklərə qonan arıların və digər tozlandırıcıların sayını saydı.

Məlum olub ki, səhər saatlarında böcəklər şərqə baxan çiçəklərə əks istiqamətə dönənlərdən 5 dəfə çox baş çəkir.

Stacey Harmer qeyd edir: "Arıların şərqə baxan çiçəklərə görə dəli olduqlarını və qərbə baxan bitkilərə demək olar ki, əhəmiyyət vermədiyini görə bilərsiniz".

Əvvəlki araşdırmalar göstərdi ki, tozlandırıcılar daha isti çiçəklərə üstünlük verirlər, buna görə də səhər erkən şüaların daha yüksək dozasını alan günəbaxanlar daha populyardır.

"Bitkilərin nə qədər mürəkkəb olduğuna həmişə heyran olmuşam," Harmer davam edir, "Onlar ətraf mühitə uyğunlaşmaqda həqiqətən mahirdirlər".

Science jurnalında dərc olunan araşdırmanın nəticələri daha mürəkkəb suallar doğurur. Məsələn, bitkilər qaranlıqda günəşin doğacağı yerə dönərkən vaxtı necə deyir və doğru istiqaməti necə tapırlar?

Ancaq mütəxəssislərin fikrincə, günəbaxanların daxili saatına sahib olması və öz ritmlərini rəhbər tutması onların mürəkkəb davranışlarını öyrənməkdə "Müqəddəs Grail"dir. Və universitetin press-relizində vurğulandığı kimi, bu, təbii mühitdə yaşayan bitkilərdə böyümənin səmərəliliyinə birbaşa təsir göstərən zaman sinxronizasiyasının ilk nümunəsidir.