МОСКВА, 5 авг - РИА Новости. Подсолнухи обладают удивительным умением постоянно "смотреть" на Солнце благодаря мутации, поменявшей работу их "внутренних часов" таким образом, что они крайне необычно дирижируют ростом его клеток, заставляя соцветие вращаться с востока на запад в светлое время суток, говорится в статье, опубликованной в журнале Science .

"То, что растение имеет представление о том, когда и откуда взойдет Солнце, заставило меня предположить, что существует связь между "биочасами" и той цепочкой белков и генов, которые управляют ростом подсолнухов. Помимо того, что так цветок получает больше света, он еще и больше привлекает пчел, так как они любят теплые поверхности", — заявила Стэйси Хармер (Stacey Harmer) из университета Калифорнии в Дэвисе (США).

Опираясь на это предположение, Хармер и ее коллеги раскрыли одну из самых старых и интересных загадок ботаники, изучая работу так называемых циркадных ритмов, управляющих всеми процессами внутри клеток растений и животных в зависимости от времени суток, и их влияния на работу оксина - белка-стимулятора роста.

Для этого авторы статьи вырастили несколько подсолнухов, часть из которых высадили в лаборатории, где постоянно был включен свет, а другие - на обычном поле. Часть растений ученые закрепили в кадках таким образом, что они не могли поворачиваться за Солнцем, что позволило им оценить последствия отказа от подобного эволюционного приспособления.

В раскрытии принципов этого движения им помог остроумный прием, придуманный одним из авторов статьи - биологи взяли маркер и нанесли на стебель подсолнуха несколько точек, за которыми они следили при помощи видеокамеры. Если расстояние между ними менялось, это означало, что стебель цветка рос там, где были нарисованы эти точки.

Как показали наблюдения, "мотором" в движении цветка были внутренние часы растения - набор светочувствительных белков и "подключенных" к ним генов, управляющих различными жизненными процессами, связанными с наступлением дня, ночи, утра и вечера.

Если длительность дня менялась искусственным образом, то подсолнухи теряли способность ориентироваться на Солнце, даже если искусственный источник света двигался по "небосводу" так же, как и реальное светило. Это сразу же негативно сказывалось на скорости роста цветка, наборе биомассы и развитии семечек.

Фломастерные "точки" рассказали о том, как именно это происходит - оказалось, что эти часы влияют на движение цветка двумя путями: контролируя скорость роста и заставляя одну сторону стебля расти быстрее, чем другую. Благодаря этому, подсолнечник постепенно поворачивается в светлое время суток, следуя за Солнцем.

У такой черты подсолнуха может быть один неожиданный эволюционный плюс - как выяснили Хармер и ее коллеги, пчелам нравятся теплые цветы, особенно в утреннее время, и поворот в сторону Солнца помогает цветку быстрее прогреваться и привлекать больше опылителей.

Для начала стоит прояснить одну очень важную вещь. Утверждение о том, что подсолнухи всегда следуют за Солнцем справедливо только в том случае, если мы говорим о молодых, еще не раскрывшихся цветках подсолнечника. Вопреки распространенному мнению, зрелые цветки подсолнуха не поворачиваются за Солнцем и обычно направлены на восток.
Нераскрывшиеся бутоны подсолнечника действительно следуют за Солнцем, меняя свое положение в течение дня. Этот феномен называется гелиотропизмом (см абзац в конце статьи).

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.

Секрет движения подсолнечника кроется в неравномерном росте его стебля. По утверждениям ученых, прямые солнечные лучи убивают содержащиеся в стебле гормоны роста, которые называются ауксинами. Неравномерное распределение этих гормонов по стеблю, заставляет подсолнечник расти медленнее с солнечной стороны и быстрее с теневой, наклоняя таким образом весь стебель к солнцу. С изменением положения солнца, меняется и распределение ауксинов по стеблю, что в свою очередь, ведет к изменению наклона цветка.

Таким образом 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.

Как двигаются подсолнухи ночью?
Как мы все знаем, утром нераскрывшиеся бутоны подсолнечника встречают солнце на востоке, а вечером провожают его на западе. Здесь можно было и закончить нашу статью, если бы не одно «но»: с утра бутоны подсолнечника вновь направлены на восток! Возникает вполне логичный вопрос: «как?» Почему ночью, без какого-либо воздействия Солнца, подсолнечник продолжает движение? Более того, ночью движения подсолнечника происходят с гораздо большей скоростью, чем днем.
К нашему всеобщему разочарованию, ученые пока не могут с уверенностью ответить на этот вопрос. По одной из теорий, ночью клетки подсолнуха выпускают энергию, которая скопилась при наклонении стебля, «отпружинивая» цветок обратно. По другой теории, ночное движение стебля не зависит от солнца и обусловлено «внутренними часами» часами самого подсолнуха.
Почему взрослый цветок подсолнуха всегда смотрит на восток?
С ростом стебля и утяжелением цветка, перераспределение гормонов роста производит все менее заметный эффект. В конце концов, цветок подсолнуха становится слишком тяжелым, чтобы двигаться. Поэтому после созревания подсолнечник больше не следует за Солнцем и всегда направлен на восток. Но почему именно на восток?
У исследователей также нет точного ответа на этот вопрос. Некоторые ученые утверждают, что в одну из ночей цветок «отпружинивает» в восточную сторону и уже больше не способен повторить свое путешествие на запад.
Как бы то ни было, ученые продолжают исследования подсолнечника, который неожиданно для многих оказался чем-то гораздо более сложным, чем просто цветком, постоянно следующим за Солнцем.

Гелиотропизм цветов
Гелиотропные цветы отслеживают движение Солнца по небу в течение дня, с востока - на запад. Ночью цветы могут ориентироваться достаточно бессистемно, но с рассветом они поворачиваются на восток, к восходящему светилу. Движение осуществляется при помощи специальных моторных клеток, находящихся в гибком основании цветка. Данные клетки являются ионными насосами, доставляющими ионы калия в близлежащие ткани, что изменяет их тургор. Сегмент изгибается из-за удлинения моторных клеток, расположенных на теневой стороне (вследствие роста гидростатического внутреннего давления). Гелиотропизм является ответом растения на синий свет. Одним из самых гелиотропных цветов является подсолнух, который наиболее других цветов «ходит» за солнцем, особенно в раннем возрасте, пока его головка не вырастет до большого размера и не станет слишком тяжёлой, чтобы двигаться (в это время все его силы сосредотачиваются на созревании семян). В большей или меньшей степени, почти все цветы являются гелиотропными.
Некоторые следящие за солнцем растения не являются чистыми гелиотропами: их циркадные движения инициализируются солнечным светом, и, зачастую, продолжаются еще некоторое время после его исчезновения.
Широко распространено ложное мнение, что подсолнечники «тянутся» к солнцу (гелиотропизм). На самом деле, зрелые цветки подсолнечника обычно направлены на восток и не двигаются. Однако, бутоны подсолнечника (до зацветания) обладают гелиотропизмом. Они изменяют свою ориентацию с востока на запад в течение дня.

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.

Серия экспериментов показала: движение подсолнечника соответствует 24-часовому циркадному ритму. Ученые попытались «обмануть» растения, искусственно поменяв длительность движения источника освещения до 30 часов. Однако в этом случае подсолнухи двигались неравномерно, что отразилось на их росте, наборе биомассы и урожайности

Известно, что соцветия подсолнечника поворачиваются вслед за солнцем в течение дня, а ночью снова меняют свое положение, чтобы с рассветом «смотреть» на восток. После того как подсолнухи отцветают, они прекращают поворачиваться в сторону солнца.

Ученые объясняют, что движение соцветия подсолнечника возникает из-за неравномерного роста растения. Одна сторона стебля растет быстрее другой, в результате чего соцветие поворачивается.

В другом эксперименте ученые искусственно ограничивали движение растений. Они привязали некоторые соцветия, чтобы те не могли вращаться, либо разворачивали горшки так, чтобы утром растения не были обращены к солнцу. Выяснилось, что листья обеих групп подсолнечника были на 10% меньше, чем у растений, следовавших за солнцем.

Помимо накопления большей биомассы, подсолнухи приобрели еще одно преимущество: обращенные к солнцу растения гораздо привлекательнее для насекомых. К цветам, обращенным утром на восток, подлетало в пять раз больше пчел.

«Пчелы сходят с ума от растений, которые повернуты на восток, игнорируя при этом соцветия, повернутые на запад, — говорит Стэйси Хармер из Университета Калифорнии в Дэвисе. — На солнечной стороне растения прогреваются быстрее, и теплые цветы привлекают больше опылителей».

Анна Хотеева

В цветке подсолнечника обнаружена последовательность Фибоначчи

По мнению биологов, крупные цветы являются одной из самых очевидных и красивых демонстраций последовательности Фибоначчи. Эта числовая последовательность представляет собой ряд натуральных чисел, где каждое последующее число равно сумме двух предыдущих. Последовательность может выглядеть так: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…

Исследователи выяснили, что семечки упорядочены в два ряда спиралей, один из которых идет по часовой стрелке, другой — против. По словам ученых, в большинстве соцветий подсолнечника можно обнаружить сочетание цифр, входящих в последовательность Фибоначчи — например, 34 и 55 или 55 и 89. А если перед вами очень большой подсолнух, то можно насчитать 89 и 144 семечки.

В 2012 году Музей науки и промышленности в Манчестере (Великобритания) в честь столетия со дня рождения математика запустил необычный проект — «Подсолнухи Тьюринга», предложив всем желающим вырастить подсолнечник и принести цветок в музей (либо отправить фотографию растения).

Этот проект позволил собрать 657 фотографий, на обработку и анализ которых ушло почти четыре года. Поскольку в соцветии подсолнечника обычно хорошо просматриваются семена, ученые смогли подсчитать их количество и подтвердить, что в цветах действительно прослеживается закономерность Фибоначчи.

Биологи пока не могут понять механизм, с которым связана «приверженность» тех или иных растений к числовым последовательностям. Проблема в том, что растения не всегда демонстрируют подобную закономерность. В случае с исследуемыми цветами подсолнуха, узоры семян, соответствующие последовательности Фибоначчи, обнаружили примерно у 80% растений. Остальные соцветия продемонстрировали более сложные узоры.

Анна Хотеева

Справка

Британский математик Алан Тьюринг интересовался подобными закономерностями еще в первой половине прошлого века. Ученый прославился тем, что во время Второй мировой войны разработал метод, который помог взломать код немецкой шифровальной машины Enigma. Кроме того, Тьюринг оказал существенное влияние на развитие информатики и искусственного интеллекта. После войны ученый увлекся математическими закономерностями в растениях.

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.