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.
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.
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.
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.
Подсолнухи с картины Ван Гога имеют генные мутации, выяснили ученые Подсолнухи, изображенные на серии картин Ван Гога, имеют признаки генных мутаций, говорится в статье, опубликованной учеными из университета Джорджии (США) в журнале PLoS Genetics.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.
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.
Подсолнухи с картины Ван Гога имеют генные мутации, выяснили ученые Подсолнухи, изображенные на серии картин Ван Гога, имеют признаки генных мутаций, говорится в статье, опубликованной учеными из университета Джорджии (США) в журнале PLoS Genetics.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.
