Биологи объяснили, зачем подсолнухи поворачиваются к Солнцу

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.