Биологи разгадали, почему подсолнухи смотрят на солнце

Подсолнухи — очаровательные частички природы, которые позволяют нам воочию убедиться, что растения - вовсе не статичные существа. Эти особые цветы на самом деле следуют за солнцем с момента, когда оно восходит на востоке, и до самого его заката на западе. Но почему это происходит? Неужели подсолнухи способны видеть или чувствовать, где находится солнце на небе? Да, и тому есть научное объяснение.

Всему «виной» гелиотропизм

Гелиотропизм — это способность растений следить за солнцем. В основном она наблюдается у молодых цветочных головок и прекращается, когда цветок созревает и наполняется семенами. Именно захватывающее явление цветов, следующих за солнцем в небе, называется гелиотропизмом.

Впервые это явление описал еще Леонардо да Винчи, проводя свои ботанические опыты. Но научно термин был доказан и введен в обиход в начале XIX века Огюстеном Декандолем-старшим. Именно он связал это слово с движением верхушки стебля в сторону солнца. Гелиотропными являются, по сути, все растения. Но у подсолнуха это выражено наиболее ярко.

Как и у людей, у растений тоже есть внутренние биологические часы, так называемые циркадные ритмы. Циркадный ритм человека вызывает несколько физиологических и химических изменений в организме. Точно так же ритм растений позволяет реагировать на изменения примерно в 24-часовых циклах.

Как подсолнухи «видят» солнце

Еще перед появлением солнца на небосклоне молодой подсолнух смотрит на восток. Когда солнце движется с востока на запад, цветок тоже поворачивает на запад. С заходом солнца цветок возвращается в исходное положение на восток, чтобы начать цикл со следующего дня. Можно заметить, как под воздействием света цветок раскрывается, распрямляет лепестки, а стебель вытягивается.

Удивительно, как слаженно действуют эти растения. Как они понимают, какое положение занять перед очередным рассветом? Согласно статье, опубликованной в журнале Science в 2016 году, подсолнухи проявляют этот тип гелиотропизма, потому что их стебли удлиняются по-разному в разное время дня.

Именно это наблюдали ученые в ходе своего исследования. Когда солнце начинает двигаться по небу с востока на запад, восточная сторона стебля подсолнуха растет быстрее, чем западная. Из-за этого неравномерного роста с обеих сторон цветок имеет тенденцию наклоняться к солнцу. Точно так же, когда солнце наконец садится, рост на западной стороне стебля становится больше, чем на восточной.

Подсолнуху необходимо «смотреть» на солнце

Исследователи пробовали привязывать стебель подсолнуха к прочной опоре, чтобы растение не могло двигаться в зависимости от положения солнца. В некоторых случаях они отворачивали растение от света. В результате исследователи заметили, что у этих растений уменьшилась биомасса и площадь листьев, чем у нетронутых.

Реакцию растений подсолнечника на свет также тестировали в условиях искусственного освещения. Согласно статье, опубликованной в журнале Science, было отмечено, что растения «могли надежно отслеживать движение солнца и возвращаться ночью, когда искусственный день был близок к 24-часовому циклу, но не когда он был ближе к тридцати часам».

Зрелый подсолнух уже не следит за солнцем

По мере взросления растение ведет себя по-разному. Поскольку общий рост подсолнуха постепенно замедляется, циркадный ритм обеспечивает более сильную реакцию растения на солнечный свет рано утром, чем днем или вечером. Вот почему зрелый подсолнух в течение дня не движется вместе с солнцем, он просто «смотрит» на восток.

Эта характеристика гелиотропизма в основном проявляется у молодых цветочных головок, потому что молодые цветы имеют зеленые прицветники, которые в основном выглядят как грива. У растения также есть листья чуть ниже цветка, обращенные к солнцу. Очевидной причиной того, что цветок следует за солнцем на этой стадии, является максимизация фотосинтеза.

Другие причины, зачем цветку поворачиваться к солнцу

Каждое растение подсолнуха имеет только один цветок на своем стебле. Поэтому при опылении единственное средство размножения растения должно быть замечено опылителями (главным образом насекомыми). Постоянная ориентация на восток также помогает цветам быстро нагреваться.

Это дает им преимущество в опылении, так как теплые цветы привлекают насекомых. Поэтому в интересах растения цветок всегда обращен к солнцу и всегда хорошо виден этим важным опылителям. Когда исследователи сравнили зрелые цветы, повернутые на восток, с цветами, повернутыми на запад, они сделали замечательное наблюдение.

Цветы, обращенные на восток, привлекали в пять раз больше насекомых-опылителей, чем цветы, обращенные на запад. Подсолнечник имеет явное преимущество с точки зрения воспроизводства в том случае, если он обращен к солнцу. Хотя было бы забавно, если бы эти красивые цветы нуждались в загаре. Но перспектива фотосинтеза и восприятия опылителей имеет немного больше смысла.