Kwa nini vichwa vya alizeti hufuata jua? Jenetiki zimegundua jinsi alizeti hugeuka kuelekea jua. Kwa nini alizeti hutazama upande fulani?

Hagop Atamian/U.C. Davis

Wanasayansi wa Amerika wamegundua ni mifumo gani inayohusika na mwelekeo wa alizeti ya mafuta ( Helianthus annuus) kwenye Jua na umuhimu wake wa mageuzi. Ilibadilika kuwa uwezo wa kugeuka chini ya ushawishi wa jua (heliotropism) unahusishwa na kazi iliyoratibiwa ya taratibu nyeti za mwanga na rhythms ya circadian ya mmea. Matokeo ya kazi yalichapishwa kwenye jarida Sayansi.

Wakati wa mchana, alizeti vijana hugeuka baada ya Jua kutoka mashariki hadi magharibi, na usiku - nyuma, ili asubuhi wapate tena jua. Mimea ya maua huacha harakati hii na daima hutazama mashariki. Ili kuelewa ni kwa nini hii inafanyika, watafiti kutoka Vyuo Vikuu vya California na Virginia walifanya mfululizo wa majaribio katika uwanja na ndani ya nyumba.

Katika hatua ya kwanza ya kazi yao, walitengeneza alizeti za majaribio kwa njia ya bandia, na kuwazuia kufuata Jua. Jumla ya majani na eneo la majani ya mimea kama hiyo iligeuka kuwa wastani wa asilimia 10 chini ya ile iliyokua bila vizuizi. Kwa hivyo, kugeuka nyuma ya Jua ni muhimu kwa mimea mchanga kwa ukuaji mkubwa zaidi.

Mgeuko wa kuelekea mashariki kinyume wakati wa usiku unaonyesha kuwa mbinu za udhibiti wa midundo ya circadian zinahusika katika mchakato huu. Wanasayansi walithibitisha hili kwa kuleta alizeti kutoka shambani ndani ya chumba chenye mwanga wa mara kwa mara (mimea iliendelea kuzunguka kwa siku kadhaa zaidi) na kuweka juu yao mzunguko wa taa wa saa 30 (wimbo wa mzunguko wa mimea ulipotea, kurudi kawaida na mzunguko wa saa 24).

Alizeti hazina pedi za majani - viungo maalum vya gari ambavyo hutoa heliotropism katika spishi zingine za mmea. Kwa kuzingatia kwamba amplitude ya harakati za alizeti hupungua wanapokua, hadi kutokuwepo kabisa kwa mimea iliyokomaa, wanasayansi wamependekeza kuwa mzunguko wa alizeti nyuma ya Jua huhakikisha urefu usio na usawa wa shina wakati wa mchana. Majaribio ya mimea kukosa homoni ya ukuaji gibberellin, pamoja na masomo ya shughuli za jeni katika pande za magharibi na mashariki ya shina, alithibitisha hypothesis hii. Kwa kuongezea, iliibuka kuwa ukuaji wa upande wa magharibi wa shina, ambao ni mkali zaidi usiku, hufanyika "kwa msingi," wakati ukuaji wa upande wa mashariki, ambao ni muhimu wakati wa mchana, umewekwa na unyeti-nyeti. taratibu (hasa, ugawaji wa auxin ya homoni chini ya ushawishi wa phototropini).

Mabadiliko ya joto la maua wakati wa mchana

Evan Brown/Chuo Kikuu cha Virginia

Wakati alizeti inapoacha kukua na maua, taratibu za circadian na mwanga hupoteza umuhimu wao, na kuacha mmea unaoelekea mashariki. Kwa kugeuza alizeti ya majaribio kuelekea magharibi, wanasayansi walisadiki kwamba wadudu wanaochavusha hawapendezwi na mimea kama hiyo, tofauti na wale waliogeukia mashariki. Rekodi ya halijoto ya saa 24 ilionyesha kuwa maua yanayoelekezwa mashariki yana joto vizuri zaidi na kwa haraka, na kuvutia wadudu. Maua yaliyoelekea magharibi yalipochomwa moto kwa njia isiyo ya kawaida, wachavushaji walipendezwa nayo.

Kwa hivyo, zamu za alizeti mchanga nyuma ya Jua zinahakikishwa na kazi ya pamoja ya mifumo ya kuzunguka na nyepesi hutumikia kwa ongezeko kubwa la biomass. Mwelekeo wa mimea ya watu wazima kuelekea mashariki ni muhimu kwa ongezeko la joto, ambalo huvutia wadudu wa pollinating.

MOSCOW, Agosti 5 - RIA Novosti. Alizeti ina uwezo wa kushangaza wa "kuangalia" Jua kila wakati kwa sababu ya mabadiliko ambayo yamebadilisha utendaji wa "saa ya ndani" kwa njia ambayo inapanga ukuaji wa seli zake kwa njia isiyo ya kawaida, na kusababisha inflorescence. zunguka kutoka mashariki hadi magharibi saa za mchana, kulingana na makala iliyochapishwa katika gazeti Science.

"Ukweli kwamba mmea una wazo la lini na wapi Jua litachomoza lilinifanya nifikirie kuwa kuna uhusiano kati ya "bioclock" na mlolongo wa protini na jeni zinazodhibiti ukuaji wa alizeti ukweli kwamba kwa njia hii ua hupokea mwanga zaidi, pia huvutia nyuki zaidi kwa sababu wanapenda sehemu zenye joto,” alisema Stacey Harmer kutoka Chuo Kikuu cha California huko Davis (Marekani).

Kulingana na dhana hii, Harmer na wenzake walifunua moja ya siri za zamani na za kuvutia zaidi za botania kwa kusoma kazi ya kinachojulikana kama midundo ya circadian, ambayo inadhibiti michakato yote ndani ya seli za mimea na wanyama kulingana na wakati wa siku, na wao. ushawishi juu ya kazi ya oksini, ukuaji wa protini ya kichocheo.

Kwa kufanya hivyo, waandishi wa makala walikua alizeti kadhaa, baadhi yao yalipandwa katika maabara ambapo mwanga ulikuwa daima, na wengine katika shamba la kawaida. Wanasayansi waliweka baadhi ya mimea kwenye mirija kwa njia ambayo hawakuweza kugeuka nyuma ya Jua, ambayo iliwaruhusu kutathmini matokeo ya kuachana na mabadiliko kama haya.

Katika kufunua kanuni za harakati hii, walisaidiwa na mbinu ya busara iliyovumbuliwa na mmoja wa waandishi wa makala - wanabiolojia walichukua alama na kuweka alama kadhaa kwenye shina la alizeti, ambalo walifuatilia kwa kamera ya video. Ikiwa umbali kati yao ulibadilika, inamaanisha kwamba shina la maua lilikuwa linakua ambapo pointi hizi zilitolewa.

Kama uchunguzi umeonyesha, "motor" katika harakati ya maua ilikuwa saa ya ndani ya mmea - seti ya protini nyeti nyepesi na jeni "zilizounganishwa" kwao ambazo hudhibiti michakato mbali mbali ya maisha inayohusishwa na mwanzo wa mchana, usiku, asubuhi. na jioni.

Ikiwa urefu wa siku ulibadilika kwa njia ya bandia, basi alizeti ilipoteza uwezo wa kujielekeza kuelekea Jua, hata kama chanzo cha mwanga cha bandia kilihamia "anga" kwa njia sawa na nyota halisi. Hii mara moja ilikuwa na athari mbaya kwa kiwango cha ukuaji wa maua, faida ya majani, na ukuaji wa mbegu.

Alama ya "dots" ilifunua jinsi hii inavyotokea - ikawa kwamba saa hizi huathiri harakati za maua kwa njia mbili: kwa kudhibiti kiwango cha ukuaji na kwa kusababisha upande mmoja wa shina kukua kwa kasi zaidi kuliko nyingine. Shukrani kwa hili, alizeti hugeuka hatua kwa hatua wakati wa mchana, kufuatia Jua.

Sifa hii ya alizeti inaweza kuwa na manufaa moja ya mabadiliko yasiyotarajiwa: Harmer na wafanyakazi wenzake waligundua kwamba nyuki wanapenda maua yenye joto, hasa asubuhi, na kugeukia jua husaidia ua kupata joto haraka na kuvutia wachavushaji zaidi.

Msururu wa majaribio ulionyesha kuwa harakati za alizeti zinalingana na mdundo wa circadian wa saa 24. Wanasayansi walijaribu "kudanganya" mimea kwa kubadilisha bandia muda wa harakati ya chanzo cha mwanga hadi masaa 30. Walakini, katika kesi hii, alizeti ilihamia kwa usawa, ambayo iliathiri ukuaji wao, faida ya majani na mavuno.

Inajulikana kuwa inflorescences ya alizeti hugeuka baada ya jua wakati wa mchana, na usiku hubadilisha msimamo wao tena ili "kuangalia" mashariki alfajiri. Baada ya alizeti kufifia, huacha kugeuka kuelekea jua.

Wanasayansi wanaelezea kuwa harakati ya inflorescence ya alizeti hutokea kutokana na ukuaji usio na usawa wa mmea. Kando moja ya shina inakua kwa kasi zaidi kuliko nyingine, na kusababisha inflorescence kugeuka.

Katika jaribio lingine, wanasayansi waliweka kizuizi kwa harakati za mimea. Walifunga baadhi ya inflorescences ili wasiweze kuzunguka, au kugeuza sufuria ili mimea isikabiliane na jua asubuhi. Ilibadilika kuwa majani ya vikundi vyote viwili vya alizeti yalikuwa ndogo kwa 10% kuliko yale ya mimea iliyofuata jua.

Mbali na kukusanya majani zaidi, alizeti imepata faida nyingine: mimea inayoelekea jua inavutia zaidi wadudu. Nyuki mara tano zaidi waliruka hadi kwenye maua yanayotazama mashariki asubuhi.

"Nyuki huwa wazimu kwa mimea inayoelekea mashariki, huku wakipuuza maua yanayoelekea magharibi," anasema Stacey Harmer wa Chuo Kikuu cha California, Davis. "Kwa upande wa jua, mimea huongeza joto haraka, na maua yenye joto huvutia wachavushaji zaidi."

Anna Khoteeva

Mlolongo wa Fibonacci uligunduliwa katika ua la alizeti

Kulingana na wanabiolojia, maua makubwa ni mojawapo ya maonyesho ya wazi na mazuri ya mlolongo wa Fibonacci. Mlolongo huu wa nambari ni mfululizo wa nambari za asili, ambapo kila nambari inayofuata ni sawa na jumla ya mbili zilizopita. Mlolongo unaweza kuonekana kama hii: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…

Watafiti waligundua kwamba mbegu hizo zimepangwa katika safu mbili za ond, moja ambayo huenda saa, nyingine kinyume cha saa. Kulingana na wanasayansi, katika inflorescences nyingi za alizeti unaweza kupata mchanganyiko wa nambari zilizojumuishwa katika mlolongo wa Fibonacci - kwa mfano, 34 na 55 au 55 na 89. Na ikiwa una alizeti kubwa sana mbele yako, basi unaweza kuhesabu 89 na mbegu 144.

Mnamo 2012, Jumba la kumbukumbu la Sayansi na Viwanda huko Manchester (Uingereza), kwa heshima ya kumbukumbu ya miaka mia moja ya kuzaliwa kwa mwanahisabati, ilizindua mradi usio wa kawaida - "Turing's Sunflowers", ukialika kila mtu kukuza alizeti na kuleta maua kwenye jumba la kumbukumbu (au. tuma picha ya mmea).

Mradi huu ulituruhusu kukusanya picha 657, usindikaji na uchambuzi ambao ulichukua karibu miaka minne. Kwa kuwa mbegu kwa kawaida huonekana wazi katika ua la alizeti, wanasayansi waliweza kuhesabu idadi yao na kuthibitisha kwamba muundo wa Fibonacci unaonekana kweli katika maua.

Wanabiolojia bado hawawezi kuelewa utaratibu wa "kushikamana" kwa mimea fulani kwa mfuatano wa nambari. Shida ni kwamba mimea haionyeshi muundo huu kila wakati. Katika kesi ya maua ya alizeti yaliyosomwa, mifumo ya mbegu inayolingana na mlolongo wa Fibonacci ilipatikana katika takriban 80% ya mimea. Inflorescences iliyobaki ilionyesha mifumo ngumu zaidi.

Anna Khoteeva

Rejea

Mwanahisabati wa Uingereza Alan Turing alipendezwa na mifumo kama hiyo katika nusu ya kwanza ya karne iliyopita. Mwanasayansi huyo alijulikana kwa kutengeneza mbinu wakati wa Vita vya Kidunia vya pili ambayo ilisaidia kuvunja msimbo wa mashine ya usimbaji fiche ya Ujerumani. Kwa kuongezea, Turing alikuwa na ushawishi mkubwa katika maendeleo ya sayansi ya kompyuta na akili ya bandia. Baada ya vita, mwanasayansi alipendezwa na mifumo ya hisabati katika mimea.

Nyenzo. Tofauti hizo katika upanuzi wa nyenzo kutokana na joto. Zaidi kwenye jua kuliko kwenye kivuli. Kwa kadiri ninavyojua, msingi wa kichwa mahali ambapo shina limeunganishwa inaonekana kama "pamba ngumu" yenye kioevu. Labda kioevu hiki kwenye pores kina jukumu la misuli - kuna waendeshaji wa majimaji?

Karav***@e*****.ua 08/01/2011

VIVAT - GOOGLE!

Jina: linatokana na mchanganyiko wa maneno mawili ya Kiyunani "helios" - jua na "anthos" - maua. Jina hili halikupewa kwa bahati. Inflorescences kubwa ya alizeti, iliyopakana na petals mkali, inafanana na jua. Kwa kuongeza, mmea huu una uwezo wa pekee wa kugeuza kichwa chake baada ya jua, kufuatilia njia yake yote kutoka jua hadi machweo.
Mimea haina misuli; ua linaweza kubadilisha mwelekeo tu kutokana na ukweli kwamba shina inayoshikilia inakua kwa nguvu upande wa jua. Ndiyo sababu mchakato unaendelea wakati alizeti inakua: wakati wa mchana, maua yaliyofungwa kweli hufuata mwendo wa jua, kuhalalisha jina lao la Kifaransa tournesol.

Hila ya kushangaza zaidi: wakati wa usiku, maua huweza kugeuka ili asubuhi wasalimie tena jua mashariki.
Shukrani kwa mzunguko huu, mimea katika awamu ya ukuaji inaweza kukamata asilimia 10-15 zaidi ya nishati ya jua. Alizeti iliyokua na ua wazi inaonekana mashariki bila kusonga.
Eneo la shina chini ya petals ya maua lina<гормон роста>. Homoni hii haiwezi kuhimili jua moja kwa moja. Inapofunuliwa na jua, sehemu hii ya shina hugeuka ili kuondoka kutoka kwayo. Inazingatia<гормон роста>, hivyo inakua kwa kasi, na kwa sababu hiyo maua yenyewe hugeuka kuelekea jua.

Kwa hivyo nilikuwa nikifikiria katika mwelekeo sahihi, sikuweza kufikiria kuwa mmea unaweza kukua haraka sana. Shukrani kwa Google, kwa namna fulani sikufikiria swali hili kwa Google, lakini picha nzuri zilionekana kwenye mada. Je! unajua kwamba nchini Ujerumani ni desturi ya kufanya bouquets ya maua ya alizeti? Unaweza pia kupewa bouquet vile kwa siku yako ya kuzaliwa.

Alexey.n.pop***@u*****.ua Mwalimu 08/03/2011

Hapana, asante kwa Google! Hakuna kilicho wazi - uboreshaji wa harakati hii unaonyeshwa tu, lakini utaratibu ni nini? Na kwa nini mzunguko hutokea usiku - ina maana kuna kumbukumbu au urambazaji wa mbinguni?

Hii ni dhana potofu. Hageuki KUFUATA JUA. Inaelekezwa mara kwa mara katika mwelekeo ambao wastani wa mwangaza wa kila siku ni mkubwa zaidi ... Kama vile majani ya tango kwenye chafu, kama maua ya ndani kwenye dirisha la madirisha.

Angalia kwa karibu. Asubuhi na mapema, alfajiri, na jioni wakati wa machweo ya jua, katika uwanja wazi, vichwa vya maua ya alizeti vitaelekezwa Kusini. Na katika eneo la kivuli - mbali na kivuli kinachoanguka juu yake.

Muda mrefu uliopita, watu waliona kwamba maua madogo ya alizeti yanageuka kufuata jua wakati wa mchana, na usiku wanarudi kwenye nafasi yao ya awali ili kukutana nayo tena mashariki asubuhi. Lakini hadi sasa, wanasayansi hawajaweza kutatua siri hii: ni nini kinachofanya mimea kufanya ibada yao ya kila siku na kwa nini "ibada" ya mwanga huacha kwa muda?

Katika kutafuta jibu, Stacey Harmer kutoka Chuo Kikuu cha California huko Davis na wenzake walifanya mfululizo wa majaribio.

Katika hatua ya kwanza, hali zilibadilishwa kwa alizeti zinazokua katika mazingira yao ya asili. Wanasayansi "walizuia" kundi moja ili mimea isiweze kugeuka kabisa, na nyingine iliwekwa kwa namna ambayo alizeti wakati wa jua iligeuka upande wa magharibi. Wakati maua yalipokua, ikawa kwamba majani katika makundi yote mawili yalikuwa ndogo kwa 10% kuliko yale ya mimea "ya bure". Hili lilithibitisha maoni kwamba kutazama jua ni muhimu ili alizeti ikue kwa ufanisi zaidi.

Kisha wanasayansi waliamua kuangalia ikiwa "dansi" ya sauti ya alizeti ilitokana na saa za ndani au hali ya mazingira.

Walihamisha mimea iliyokuwa ikiota nje ndani ya chumba chenye mwangaza wa mara kwa mara na kugundua kwamba alizeti ziliendelea kugeuka kutoka upande mmoja hadi mwingine kama walivyokuwa hapo awali kwa siku kadhaa.

Kisha wanasayansi hao waliiweka mimea hiyo katika chumba maalum chenye msururu wa taa zilizowashwa moja baada ya nyingine, zikiiga mwendo wa jua. Wakati watafiti walipanga taa bandia kwenye mzunguko wa mchana/usiku wa saa thelathini, mimea iligeuka kutoka upande hadi upande bila ratiba ya kawaida. Lakini hali ya mwanga iliporudi kwa kawaida, alizeti ilifuata kwa uangalifu "jua" ya bandia, ikionyesha kwamba midundo ya ndani ya circadian ina jukumu muhimu katika harakati za maua.

Lakini zaidi ya yote, wanabiolojia walipendezwa na swali la kwa nini, baada ya maua, alizeti huacha kugeuka kutoka upande hadi upande na kufungia, "kuangalia" kuelekea jua. Kisha timu ya Harmer ikageuza baadhi ya mimea kuelekea magharibi, na kisha kuhesabu idadi ya nyuki na wachavushaji wengine waliotua kwenye maua yanayotazama pande tofauti.

Ilibadilika kuwa asubuhi, wadudu walitembelea maua yanayotazama mashariki mara tano zaidi kuliko yale yanayoelekea kinyume.

"Unaweza kuona kwamba nyuki huwa wazimu kwa maua yanayoelekea mashariki na hawazingatii mimea inayoelekea magharibi," asema Stacy Harmer.

Utafiti wa awali umeonyesha kuwa wachavushaji hupendelea maua yenye joto, hivyo alizeti ambayo hupokea kiwango kikubwa cha mwanga wa asubuhi huonekana kuwa maarufu zaidi.

“Sikuzote nilishangazwa na jinsi mimea ilivyo tata,” aendelea Harmer “kikweli ni ustadi wa kuzoea hali ya mazingira.”

Utafiti huo uliochapishwa katika Sayansi, unazua maswali magumu zaidi. Kwa mfano, mimea hujuaje wakati na hupataje mwelekeo ufaao inapogeuka kwenye giza kuelekea mahali jua litachomoza?

Lakini, kulingana na wataalam, ukweli kwamba alizeti ina saa ya ndani na inaongozwa na midundo yao wenyewe ni "Grail Takatifu" katika kusoma tabia zao ngumu. Na, kama taarifa ya vyombo vya habari vya chuo kikuu inavyoangazia, huu ni mfano wa kwanza wa ulandanishi wa muda katika mimea inayoishi katika mazingira asilia, ambayo ina athari ya moja kwa moja kwenye ufanisi wa ukuaji.