Физики и программисты из Калифорнийского университета в Боулдере (США) и Тель-Авивского университета (Израиль) нашли ответ на загадку, которой занимался Чарльз Дарвин в последние десятилетия жизни. Они объяснили причудливые, казалось бы, хаотичные, движения растений, которые мы не всегда замечаем. Эксперименты в теплицах и компьютерное моделирование доказали, что, совершая «круговороты» и сгибаясь в «зигзаг», растения исследуют среду вокруг в поисках солнечных пятен.
Обычно люди не видят движений растений, потому что восприятие у нас «с неправильной частотой кадров», объясняют ученые. Но на самом деле растения активно и много двигаются несмотря на то, что они вросли в землю.
Источник: Physical Review X (2024). DOI: 10.1103/PhysRevX.14.031027
Наблюдения показывают, что они передвигаются, не как животные, а со временем растут и вращаются в разных направлениях. Лучше всего это будет видно на ускоренной съемке: например, росток подсолнечника не выстреливает из почвы строго вверх, вместо этого он медленно вращается кругами, иногда закручиваясь в «штопор» и покачивается.
Авторы исследования говорят, что это явление «очаровывало» Чарльза Дарвина. Из исторических источников известно, что в 1860-х годах ученый сам был ограничен в движении из-за болезней. Он много времени проводил дома и его любимым способом исследования стали наблюдения за растениями. Например, он посадил огурцы, следил и документировал, как перемещаются их кроны и усики.
Дравин зарисовывал «карты» движений, которые казались совершенно бессистемными. Он писал другу в 1863-м:
«Меня очень забавляют мои усики — это как раз та кропотливая работа, которая мне подходит».
Чарльз Дарвин Английский натуралист и путешественник
В отличие от Дарвина у современных ученых есть дополнительные инструменты исследования, как специально разработанная компьютерная программа. Она помогла проанализировать закономерности и смоделировать варианты роста подсолнечников, за которыми наблюдали авторы работы.
Специалисты зарисовали движения растений, росших в теплице, получив примерно такие же карты, как у Дарвина. Затем загрузили данные в программу и посмотрели, что произойдет, если подсолнухи будут двигаться больше/меньше/равномерно или бессистемно.
Команда обнаружила, что, когда растения двигались именно так, как реальности, они образовывали характерный «зигзаг», который дает им наибольший доступ к солнечному свету. По выводам исследователей, подсолнухи совершали круговые движения, исследуя местность и выясняя, откуда свет поступает лучше, а затем росли в этом направлении. Если в экспериментальную систему добавляли шумы, растениям было легче мониторить среду и находить максимальное освещение.
Открытие ученых может быть использовано в сельском хозяйстве для разработки новых стратегий по выращиванию урожая, с более эффективными условиями.
Авторы отмечают, что наблюдения за движениями растений столь увлекательны, что «Если бы мы жили в том же масштабе времени, что и растения, мы могли бы идти по улице и видеть, как они движутся. Возможно, у всех нас были бы растения в качестве домашних животных», — сказала физик Ясмин Мероз из Тель-Авивского университета.
