5. augusta 2016 17:59

Už dávno si ľudia všimli, že mladé kvety slnečnice sa cez deň otáčajú za Slnkom a v noci sa vracajú do pôvodnej polohy, aby sa s ním ráno opäť stretli na východe. Čo núti rastliny vykonávať svoj každodenný rituál a prečo sa časom „uctievanie“ svetla zastaví a zrelé kvety slnečnice sa neotáčajú za Slnkom, ale zostávajú nasmerované len na východ.

Pri hľadaní odpovede uskutočnila Stacey Harmer z Kalifornskej univerzity v Davise a jej kolegovia sériu experimentov, ktoré potvrdili domnienku, že slnečnice potrebujú pozorovať Slnko, aby mohli efektívnejšie rásť. Vedci upevnili rastliny, zabránili im v otáčaní, alebo, naopak, otáčali kvetináče, čím narušili prirodzený priebeh pohybu. V oboch prípadoch sa listy rastlín ukázali byť asi o 10% menšie ako u susedov, ktorí sa pokojne otáčali za Slnkom.

Okrem toho odborníci umiestnili niekoľko bodiek na stonku fixkou, aby študovali, ako sa slnečnica pohybuje za Slnkom. Vedci sledovali bodky pomocou videokamery. Ak sa vzdialenosť medzi nimi zmenila, znamenalo to, že stonka kvetu rástla tam, kde boli tieto body nakreslené.
Keď sa rastliny počas dňa otočili, aby nasledovali Slnko, východná strana stonky rástla rýchlejšie ako západná, čo spôsobilo, že sa samotný kvet otočil smerom k Slnku. A v noci rástla západná strana rýchlejšie a stonka sa otáčala na druhú stranu.

Pohyb rastliny sa uskutočňuje pomocou špeciálnych motorických buniek zapojených do rastového mechanizmu a umiestnených v pružnej základni kvetu. Ukázalo sa, že tento pohyb závisel od vnútorných hodín rastliny – cirkadiánnych rytmov, ktoré riadia rôzne životné procesy spojené s nástupom dňa, noci, rána a večera. „Hodiny“ riadia rýchlosť rastu a spôsobujú, že jedna strana stonky rastie rýchlejšie ako druhá. Vďaka tomu sa slnečnica postupne otáča za Slnkom.

Keď slnečnica dozrieva a kvet sa otvára, celkový rast sa spomaľuje a rastliny sa prestávajú počas dňa hýbať, zostávajú orientované na východ. Rastlina totiž na slnečné svetlo reaguje výraznejšie skoro ráno ako popoludní, a tak sa počas dňa postupne prestáva presúvať na západ.

Séria experimentov ukázala, že pohyb slnečnice zodpovedá 24-hodinovému cirkadiánnemu rytmu. Vedci sa pokúsili „oklamať“ rastliny umelou zmenou trvania pohybu svetelného zdroja až na 30 hodín. Slnečnice sa však v tomto prípade pohybovali nerovnomerne, čo ovplyvnilo ich rast, prírastok biomasy a úrodu.

Je známe, že súkvetia slnečnice sa cez deň otáčajú po slnku a v noci opäť menia svoju polohu, aby sa za úsvitu „pozerali“ na východ. Po vyblednutí slnečnice sa prestanú otáčať smerom k slnku.

Vedci vysvetľujú, že pohyb kvetenstva slnečnice nastáva v dôsledku nerovnomerného rastu rastliny. Jedna strana stonky rastie rýchlejšie ako druhá, čo spôsobuje otáčanie kvetenstva.

V inom experimente vedci umelo obmedzili pohyb rastlín. Niektoré púčiky priviazali, aby sa nemohli otáčať, alebo otočili črepníky, aby rastliny ráno nečelili slnku. Ukázalo sa, že listy oboch skupín slnečníc boli o 10 % menšie ako listy rastlín, ktoré nasledovali slnko.

Okrem toho, že slnečnice nahromadili viac biomasy, získali ďalšiu výhodu: rastliny otočené k slnku sú pre hmyz oveľa atraktívnejšie. Ku kvetom obráteným na východ ráno priletelo päťkrát toľko včiel.

„Včely sa zbláznia do rastlín orientovaných na východ a ignorujú kvety orientované na západ,“ hovorí Stacey Harmer z Kalifornskej univerzity v Davise. "Na slnečnej strane sa rastliny ohrievajú rýchlejšie a teplé kvety priťahujú viac opeľovačov."

Anna Khoteeva

Fibonacciho sekvencia objavená v kvete slnečnice

Podľa biológov sú veľké kvety jedným z najzreteľnejších a najkrajších prejavov Fibonacciho postupnosti. Táto číselná postupnosť je rad prirodzených čísel, kde každé nasledujúce číslo sa rovná súčtu dvoch predchádzajúcich. Poradie môže vyzerať takto: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…

Vedci zistili, že semená sú usporiadané v dvoch radoch špirál, z ktorých jedna ide v smere hodinových ručičiek a druhá proti smeru hodinových ručičiek. Podľa vedcov vo väčšine súkvetí slnečnice nájdete kombináciu čísel zaradených do Fibonacciho postupnosti – napríklad 34 a 55 alebo 55 a 89. A ak máte pred sebou veľmi veľkú slnečnicu, potom môžete počítať 89 a 144 semien.

V roku 2012 Múzeum vedy a priemyslu v Manchestri (Spojené kráľovstvo), na počesť stého výročia narodenia matematika, spustilo nezvyčajný projekt – Turing Sunflowers, pozývajúci všetkých, aby si vypestovali slnečnicu a priniesli kvetinu do múzea (resp. poslať fotografiu rastliny).

Výsledkom tohto projektu bolo zhromaždenie 657 fotografií, ktorých spracovanie a analýza trvala takmer štyri roky. Keďže semená sú zvyčajne jasne viditeľné v kvetenstve slnečnice, vedci boli schopní spočítať ich počet a potvrdiť, že Fibonacciho vzor je skutočne vysledovaný v kvetoch.

Biológovia stále nedokážu pochopiť mechanizmus, s ktorým je spojené „zaviazanie sa“ určitých rastlín k číselným sekvenciám. Problém je, že rastliny nie vždy vykazujú tento vzor. V prípade študovaných kvetov slnečnice boli vzory semien zodpovedajúce Fibonacciho sekvencii nájdené v približne 80 % rastlín. Zvyšné súkvetia vykazovali zložitejšie vzory.

Anna Khoteeva

Odkaz

O takéto zákonitosti sa v prvej polovici minulého storočia zaujímal britský matematik Alan Turing. Vedec sa preslávil vývojom metódy počas druhej svetovej vojny, ktorá pomohla prelomiť kód nemeckého šifrovacieho stroja Enigma. Okrem toho mal Turing významný vplyv na rozvoj informatiky a umelej inteligencie. Po vojne sa vedec začal zaujímať o matematické vzorce v rastlinách.

Na začiatok sa oplatí ujasniť si jednu veľmi dôležitú vec. Tvrdenie, že slnečnice vždy nasledujú Slnko, je pravdivé iba vtedy, ak hovoríme o mladých, ešte neotvorených kvetoch slnečnice. Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, zrelé kvety slnečnice nenasledujú Slnko a sú zvyčajne na východ.
Neotvorené slnečnicové puky skutočne sledujú Slnko a menia svoju polohu počas dňa. Tento jav sa nazýva heliotropizmus (pozri odsek na konci článku).

Pozorovanie slnka je nevyhnutné, aby slnečnice rástli efektívnejšie. Vedci upevnili rastliny, zabránili im v otáčaní, alebo, naopak, otáčali kvetináče, čím narušili prirodzený priebeh pohybu. V oboch prípadoch sa listy rastlín ukázali byť asi o 10% menšie ako u susedov, ktorí sa pokojne otáčali za Slnkom.

Okrem toho odborníci umiestnili niekoľko bodiek na stonku fixkou, aby študovali, ako sa slnečnica pohybuje za Slnkom. Vedci sledovali bodky pomocou videokamery. Ak sa vzdialenosť medzi nimi zmenila, znamenalo to, že stonka kvetu rástla tam, kde boli tieto body nakreslené.
Keď sa rastliny počas dňa otočili, aby nasledovali Slnko, východná strana stonky rástla rýchlejšie ako západná, čo spôsobilo, že sa samotný kvet otočil smerom k Slnku. A v noci rástla západná strana rýchlejšie a stonka sa otáčala na druhú stranu.

Tajomstvo pohybu slnečnice spočíva v nerovnomerný rast jeho stonka. Priame slnečné žiarenie podľa vedcov zabíja rastové hormóny obsiahnuté v stonke, ktoré sa nazývajú auxíny. Nerovnomerné rozloženie týchto hormónov v celej stonke spôsobuje, že slnečnica rastie na slnečnej strane pomalšie a na tienistej strane rýchlejšie, čím sa celá stonka nakláňa smerom k slnku. So zmenou polohy slnka sa mení aj rozloženie auxínov pozdĺž stonky, čo následne vedie k zmene sklonu kvetu.

Pohyb rastliny sa teda uskutočňuje pomocou špeciálnych motorických buniek zapojených do rastového mechanizmu a umiestnených v pružnej základni kvetu. Ukázalo sa, že tento pohyb závisel od vnútorných hodín rastliny – cirkadiánnych rytmov, ktoré riadia rôzne životné procesy spojené s nástupom dňa, noci, rána a večera. „Hodiny“ riadia rýchlosť rastu a spôsobujú, že jedna strana stonky rastie rýchlejšie ako druhá. Vďaka tomu sa slnečnica postupne otáča za Slnkom.

Keď slnečnica dozrieva a kvet sa otvára, celkový rast sa spomaľuje a rastliny sa prestávajú počas dňa hýbať, zostávajú orientované na východ. Rastlina totiž na slnečné svetlo reaguje výraznejšie skoro ráno ako popoludní, a tak sa počas dňa postupne prestáva presúvať na západ.

Ako sa slnečnice pohybujú v noci?
Ako všetci vieme, neotvorené slnečnicové púčiky sa ráno stretávajú so slnkom na východe a večer ho vidia na západe. Tu by bolo možné náš článok dokončiť, nebyť jedného „ale“: ráno sú púčiky slnečnice opäť nasmerované na východ! Vynára sa logická otázka: "ako?" Prečo sa slnečnica v noci pohybuje bez akéhokoľvek vplyvu slnka? Navyše v noci sa pohyb slnečnice vyskytuje oveľa rýchlejšie ako cez deň.
Na naše zdesenie vedci zatiaľ nevedia na túto otázku s istotou odpovedať. Podľa jednej teórie bunky slnečnice v noci uvoľňujú energiu, ktorá sa nahromadila, keď sa stonka nakloní, čím sa kvetina „odpruží“ späť. Podľa inej teórie nočný pohyb stonky nezávisí od slnka a je spôsobený „vnútornými hodinami“ samotnej slnečnice.
Prečo je dospelá slnečnica vždy otočená na východ?
S rastom stonky a hmotnosťou kvetu sa redistribúcia rastových hormónov prejavuje čoraz menej citeľne. Nakoniec sa slnečnicový kvet stane príliš ťažkým, aby sa mohol pohybovať. Preto slnečnica po dozretí už nesleduje Slnko a vždy ukazuje na východ. Ale prečo na východ?
Výskumníci tiež nemajú presnú odpoveď na túto otázku. Niektorí učenci tvrdia, že jednej noci kvetina „vyskočí“ na východ a už nie je schopná zopakovať svoju cestu na západ.
Nech je to akokoľvek, vedci pokračujú v skúmaní slnečnice, ktorá sa pre mnohých nečakane ukázala ako niečo oveľa zložitejšie ako len kvetina, ktorá neustále sleduje Slnko.

Heliotropizmus kvetov
Kvety heliotropu sledujú pohyb Slnka po oblohe počas dňa, od východu na západ. V noci sa kvety vedia orientovať dosť náhodne, no za úsvitu sa otáčajú na východ, k vychádzajúcemu slnku. Pohyb sa vykonáva pomocou špeciálnych motorických buniek umiestnených v pružnej základni kvetu. Tieto bunky sú iónové pumpy, ktoré dodávajú draselné ióny do blízkych tkanív, čo mení ich turgor. Segment sa ohýba v dôsledku predĺženia motorických buniek umiestnených na strane tieňa (kvôli zvýšeniu hydrostatického vnútorného tlaku). Heliotropizmus je odpoveď rastliny na modré svetlo. Jednou z najviac heliotropných kvetov je slnečnica, ktorá sleduje slnko väčšinu ostatných kvetov, najmä v ranom veku, kým jej hlava nenarastie do veľkých rozmerov a nebude príliš ťažká na pohyb (v tom čase sa všetky jej sily sústredia na dozrievanie semien). Vo väčšej či menšej miere sú takmer všetky kvety heliotropné.
Niektoré rastliny sledujúce slnko nie sú čisté heliotropy: ich cirkadiánne pohyby sú iniciované slnečným žiarením a často pokračujú ešte nejaký čas po jeho zmiznutí.
Je rozšírená mylná predstava, že slnečnice sa „naťahujú“ smerom k slnku (heliotropizmus). V skutočnosti zrelé kvety slnečnice zvyčajne smerujú na východ a nehýbu sa. Púčiky slnečnice (pred kvitnutím) však majú heliotropizmus. Počas dňa menia svoju orientáciu z východu na západ.

Už dávno si ľudia všimli, že mladé kvety slnečnice sa cez deň otáčajú za slnkom a v noci sa vracajú do pôvodnej polohy, aby ho ráno opäť stretli na východe. Doteraz však vedci nedokázali vyriešiť túto hádanku: čo núti rastliny vykonávať svoj každodenný rituál a prečo sa „uctievanie“ svetla časom zastaví?

Pri hľadaní odpovede uskutočnila Stacey Harmer z Kalifornskej univerzity v Davise a jej kolegovia sériu experimentov.

V prvej etape sa zmenili podmienky pre pestovanie slnečnice v ich prirodzenom prostredí. Vedci „imobilizovali“ jednu skupinu, aby sa rastliny vôbec nemohli otáčať, a druhú upevnili tak, že slnečnice sa pri východe slnka otáčali na západ. Keď kvety vyrástli, ukázalo sa, že listy v oboch skupinách boli o 10% menšie ako u „voľných“ rastlín. To potvrdilo domnienku, že slnečné žiarenie je nevyhnutné na to, aby slnečnica rástla efektívnejšie.

Potom sa vedci rozhodli skontrolovať, čo spôsobilo rytmické „tance“ slnečníc – vnútorné hodiny alebo podmienky prostredia.

Rastliny rastúce vonku premiestnili do miestnosti s neustálym horným osvetlením a zistili, že slnečnice sa niekoľko dní otáčali zo strany na stranu, rovnako ako predtým.

Vedci potom umiestnili rastliny do špeciálnej miestnosti s radom lámp, ktoré sa postupne zapínali a simulovali pohyb slnka. Keď vedci naprogramovali umelé osvetlenie na tridsaťhodinový „denný“ a „nočný“ cyklus, rastliny sa otáčali zo strany na stranu bez pravidelného harmonogramu. Keď sa však svetelný režim vrátil do normálu, slnečnice prísne nasledovali umelé "slnko", čo ukazuje, že vnútorné cirkadiánne rytmy zohrávajú dôležitú úlohu v pohybe kvetu.

Najviac zo všetkého však biológov zaujímala otázka, prečo sa slnečnice po odkvitnutí prestanú otáčať zo strany na stranu a zamrznú, „pozerajúc sa“ smerom k východu slnka. Potom tím Harmer otočil časť rastlín na západ a potom spočítal počet včiel a iných opeľovačov, ktoré pristáli na kvetoch otočených do rôznych častí sveta.

Ukázalo sa, že v ranných hodinách hmyz navštevoval kvety orientované na východ päťkrát častejšie ako tie, ktoré sa otáčali opačným smerom.

"Môžete vidieť, že včely sa jednoducho zbláznili do kvetov orientovaných na východ a takmer nevenujú pozornosť rastlinám orientovaným na západ," poznamenáva Stacey Harmer.

Predchádzajúce výskumy ukázali, že opeľovače preferujú teplejšie kvety, takže slnečnice, ktoré dostávajú vyššiu dávku skorých ranných lúčov, sú populárnejšie.

"Vždy som bol prekvapený, aké zložité sú rastliny," pokračuje Harmer. "Sú naozaj zbehlí v prispôsobovaní sa svojmu prostrediu."

Výsledky štúdie publikované v Science vyvolávajú zložitejšie otázky. Napríklad, ako rastliny hovoria o čase a ako nájdu správny smer, keď sa v tme otočia tam, kde vyjde slnko?

Ale podľa odborníkov je práve to, že slnečnice majú vnútorné hodiny a riadia sa vlastnými rytmami, „svätým grálom“ pri skúmaní ich zložitého správania. A ako zdôraznila aj tlačová správa univerzity, ide o prvý príklad časovej synchronizácie u rastlín žijúcich v prírodnom prostredí, ktorá má priamy vplyv na efektivitu rastu.

Materiál. Rozdiel v rozťažnosti materiálu v dôsledku teploty. Viac slnka ako tieňa. Pokiaľ viem, základ hlavy v mieste uchytenia stonky vyzerá ako "tvrdá vata" s tekutinou. Možno táto tekutina v póroch hrá úlohu svalov - existuje hydraulika?

[e-mail chránený] 01.08.2011

VIVAT - GOOGLE!

Názov: pochádza z kombinácie dvoch gréckych slov „helios“ – slnko a „anthos“ – kvet. Toto meno mu bolo dané z nejakého dôvodu. Obrovské súkvetia slnečnice, ohraničené jasnými žiarivými lupeňmi, skutočne pripomínajú slnko. Okrem toho má táto rastlina jedinečnú schopnosť otáčať hlavu podľa slnka a sledovať celú svoju cestu od východu po západ slnka.
Rastliny nemajú svaly, kvet môže zmeniť orientáciu len vďaka tomu, že stonka, ktorá ho drží, silnie na slnečnej strane. Proces preto prebieha, keď slnečnica rastie: počas dňa uzavreté kvety skutočne sledujú chod slnka, čo odôvodňuje ich francúzsky názov tournesol.

Ešte úžasnejší trik: v noci sa kvety dokážu otočiť tak, že ráno opäť pozdravia slnko na východe.
Vďaka tejto rotácii sa rastlinám v rastovej fáze podarí zachytiť o 10-15 percent viac slnečnej energie. Vyrastená slnečnica s otvoreným kvetom nehybne hľadí na východ.
Časť stonky pod lupeňmi kvetu obsahuje<гормон роста>. Tento hormón nemôže odolať priamemu slnečnému žiareniu. Keď je na slnku, táto časť stonky sa otočí, aby sa od nej dostala preč. Sústreďuje sa<гормон роста>, takže rastie rýchlejšie a v dôsledku toho sa samotný kvet otáča smerom k slnku.

Uvažoval som teda správnym smerom, len som si nevedel predstaviť, že rastlina môže rásť tak rýchlo. Vďaka Google ma akosi nenapadlo túto otázku googliť, no v téme sa objavili krásne obrázky. Viete, že v Nemecku je zvykom robiť kytice zo slnečnicových kvetov? Na vaše narodeniny môžete dostať takúto kyticu.

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

Vďaka Google! Nič nie je jasné - účelnosť tohto pohybu je jednoducho naznačená, ale aký mechanizmus? A prečo sa rotácia vyskytuje v noci - znamená to, že existuje pamäť alebo nebeská navigácia?

Je to klam. Neotáča sa PO SLNKU. Neustále smeruje tým smerom, ktorého priemerná denná jasnosť je najväčšia... Rovnako ako listy uhoriek v skleníku, rovnako ako izbové kvety na parapete.

Pozrieť sa na to bližšie. A skoro ráno, za úsvitu a neskoro večer pri západe slnka na otvorenom poli budú hlavy slnečnice nasmerované na juh. A v zatienenej oblasti - ďaleko od tieňa, ktorý na ňu padá.