Ученые объяснили механизм и предназначение поворотов подсолнечника за Солнцем
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
Цветок гелиотроп – посадка и уход в открытом грунте, домашних условиях, фото
Гелиотроп все чаще сажают в наших садах. Клумбы, террасы и балконы – это места, где он растет идеально. Композиции с его участием не только красиво представлены, но и приятно пахнут. Яркие фиолетовые цветы, темно-зеленые листья и приятный запах – вот описание гелиотропа. Выращивание этого растения в нашей стране может быть немного хлопотно из-за холодной зимы. Важно хорошо подготовиться. В этой статье представлена подробная информация о выращивании гелиотропа, посадка и уход, фото интересных сортов.
Описание растения
Цветок гелиотроп (Heliotropium) родом из Южной Америки. Его также можно найти в Средиземноморском регионе, пустынях и полупустынях Азии. В наших краях наиболее часто культивируется Перувианский гелиотроп (Heliotropium arborescens), который встречается в природе в Перу и Эквадоре.
Название растения произошло от двух слов:
С древних пор люди заметили, как цветы этого растения поворачиваются вслед за Солнцем.
Морфология
Это однолетние или многолетние растения, кустарники или полукустарники, достигают высоты до 60 сантиметров. Характерная особенность гелиотропа – овальные, морщинистые и опушенные листья и маленькие цветки, появляющиеся с мая по август. Цветение иногда продолжается до первых заморозков.
Белые, желтые, сиреневые или голубые цветки собраны в крупные соцветия. Они испускают интенсивный ванильный аромат. Отдельные цветки мелкие (по форме напоминающие незабудки), собраны в большие зонтичные соцветия.
Некоторые дачники рекомендуют гелиотроп для отпугивания комаров. Разновидности, растущие в естественных условиях, имеют разветвленные жесткие побеги. Плод гелиотропа сферический, морщинистый, коричневато-коричневый, разделен на четыре доли.
Интересно ведет себя растение – может изменить положение цветов, отворачивая их от солнца.
Внимание! Гелиотроп европейский и опушенный содержат ядовитые вещества – алкалоиды (циноглоссин, гелиотропин, лазиокарпин). Эти соединения при попадании в организм могут вызывать поражения печени, центральной нервной системы. При посадке на клумбах, балконах, следует ограничить к ним доступ маленьких детей.
Виды и сорта
Гелиотроп (Heliotropium L.) – род многолетних растений семейства Бурачниковые. Род включает примерно 250 видов, обнаруженных в большинстве районов с теплым или умеренным климатом.
На рынке есть много интересных разновидностей гелиотропа. Главная отличительная особенность сортов – окраска цветов.
Интересные сорта
| Название сорта | Фото |
| С фиолетовыми и розовыми цветами | |
| «Лорд Роберт» (Lord Robert) |  |
| «Чатсворт» (Chatsworth) – голубоватые цветки |  |
| «Марина» Marine с компактной формой, пурпурно-синими цветами |  |
| «Морской бриз» – цветы фиолетово-синие |  |
| «Одиссей» – фиолетовые цветы |  |
| С белыми цветами | |
| «Вайт Леди» (White Lady) – белые цветы с нежным розово-фиолетовым оттенком, пахнет ванилью |  |
В наших климатических условиях выращивается в основном перуанский гелиотроп, известный также под названиями садовый или древовидный. Как следует из названия, этот многолетник происходит из Перу. Он также растет в дикой природе в соседнем Эквадоре. По распространению перуанский гелиотроп относится к андскому природному ареалу и является одним из наиболее известных местных видов. Его также называют ароматным, потому что он пахнет ванилью. Масло, полученное из цветов этого растения, используется в парфюмерной промышленности.
Перуанский гелиотроп – многолетник, в зависимости от сорта, высотой 30-60 сантиметров. Его сорта различаются по окраске цветов, форме и высоте. На своей родине это кустарник с овальными, ланцетными листьями, покрытыми грубыми волосками. Цветы с тонкой фиолетовой, пурпурной и редко белой короной. Перуанский гелиотроп цветет с июля по сентябрь, через 3 месяца после посева.
В дальнейшем в статье описаны уход и выращивание перуанского гелиотропа.
Посадка
Саженцы лучше приобретать у проверенного производителя. В нашей стране в открытом грунте гелиотроп выращивают как однолетник.
Способы размножения
Можно выращивать саженцы самостоятельно. Размножают гелиотроп двумя способами:
Черенками
Перед нарезкой черенков материнские растения должны пройти период низких температур. Поэтому их хранят всю зиму при температуре 8-12 градусов по Цельсию, предпочтительно в теплице или на окне, поливая в течение этого периода довольно умеренно. Черенки берут с кончиков побегов в марте и укореняют в смеси торфа и песка.
Травянистые черенки обмакивают в укоренитель и помещают в грунт. Процесс укоренения происходит во влажной среде при температуре 20-22 °С. Черенки держат покрытыми пленкой, в слегка затененном месте. Через 3-4 недели укоренившуюся рассаду можно пересаживать. Когда начинают появляться новые листья, саженцы пересаживают в горшки с плодородной почвой, ставят на солнечное окно. В конце апреля можно пересадить рассаду в большие горшки.
Семенами
Выращивание рассады гелиотропа из семян:
Сроки и схема посадки
Семена следует высевать рано, предпочтительно с января по март. Лучше проводить посадку саженцев гелиотропа в открытый грунт в середине или начале июня.
Внимание! Гелиотроп – чувствительное к морозу растение, поэтому попытки посадить его в открытый грунт до 15 мая могут плохо закончиться.
Оптимальное расстояние высадки саженцев – 25 на 25 сантиметров.
Далее, по мере роста, растения занимают большую площадь, постепенно разрастаясь, как показано на следующих фотографиях.
Требования к месту посадки
Гелиотроп предпочитает плодородные, гумусовые, хорошо дренированные почвы. Растение лучше растет в солнечных местах. Нужно помнить об обильном поливе, использовании соответствующих удобрений для цветущих растений. Перед посадкой клумбу следует очистить, прополоть, обогатить хорошо перепревшим компостом.
Уже по названию видно, что гелиотроп любит солнце. Хотя растению нравится солнечный свет, оно лучше развивается под крышей, где не подвергается воздействию прямых солнечных лучей и осадков, которые очень сильно разрушают цветы. Лучше выбрать немного тенистое положение в саду, особенно в полдень.
Посадка в балконные горшки, ящики
Деревянные ящики лучше всего подходят для выращивания балконных растений. Пластиковые коробки легкие, их легко содержать в чистоте, но тонкие стенки быстро нагреваются под воздействием солнечного света. Почва быстро сохнет, и корни растений нагреваются. Дно коробки требует отверстий диаметром 1 см – это предотвращает накопление лишней воды, что может стать причиной корневых гнилей.
Почву в контейнерах нужно заменять каждый год, потому что растения извлекают из нее почти все питательные вещества в течение сезона. Лучшая почва для балконных ящиков – садовый грунт и компост с примесью дерновой почвы и песка (готовые смеси продаются в садовых центрах).
Перед тем, как высыпать почву в контейнеры, отверстия в дне покрывают кусочками разбитого горшка или стекла, чтобы избыток воды не накапливался. Затем насыпают дренаж толщиной 1 см – слой грубого гравия, и заполняют контейнер почвой.
Выращивание и уход
Садовый гелиотроп выращивается в садах более 300 лет. Наиболее ценны сорта с ветвящимися побегами и интенсивно окрашенными цветами, например, голубая Валенсия, фиолетово-синяя marine. Посадка и уход в открытом грунте и домашних условиях за растениями несложные.
Перуанский гелиотроп также долгое время выращивался в помещении как декоративное цветущее горшечное растение. Дома цветет все лето, а иногда и зимой. В саду эти многолетники в наших условиях выращиваются как однолетники, потому что чувствительны к морозу.
Температурный режим
Цветок очень любит солнце, поэтому летом его стоит размещать в саду, на балконе или террасе, защищая от интенсивных полуденных лучей.
Уход в домашних условиях проходит при комнатной температуре и даже немного выше летом. Зимой цветок должен находиться при температуре около 10-15 градусов по Цельсию.
Полив, удобрение
Весной и летом горшечный гелиотроп нуждается в обильном поливе – 2-3 раза в неделю, чтобы почва в контейнере была постоянно влажной. Зимой полив ограничен – проводится каждые 10-14 дней. Цветы лучше поливать рано утром или поздним вечером. Также стоит выполнить мульчирование.
Почва в горшке, саду всегда должна быть влажная. В противном случае растения увядают, ложатся на землю. После полива они быстро восстанавливаются.
Подкармливают гелиотропы с марта по сентябрь каждые 2 недели сложным удобрением для цветущих растений. Важно выбрать удобрение с умеренным количеством азота, иначе мы получим большую зеленую массу, но цветение будет очень скромным или вовсе его не будет. Безопасным является органическое удобрение, например, компост, которым мы не перекормим растения. Конечно, не у всех есть доступ к органике, поэтому можно вносить минеральные удобрения, но умеренно.
Зимовка
Принимая во внимание отсутствие устойчивости к морозам, гелиотроп на зиму лучше выкопать и перенести в хорошо освещенную комнату, с температурой 8-10 °С. При более высоких температурах растение будет расти, весной его можно обрезать. Зимой ограничивается полив.
Пересадка, обрезка
Весной домашние многолетники пересаживают. Чтобы растение, высаженное в горшок, предназначенное для балкона, или на клумбу, лучше кустилось, его обрезают дважды. В будущем потребуется заботиться о внешнем виде растений – удалять увядшие цветы (кустики будут цвести дольше и обильнее), обрезать побеги (они будут цвести обильно), удалять сухие листья и побеги.
Внимание! Во время ухода за растением стоит надевать перчатки, гелиотроп может раздражать кожу.
Выращивание в горшке на балконе
Темно-фиолетовый или темно-синий окрас цветков приятно контрастирует с другими цветами, поэтому это растение рекомендуется для балкона. Гелиотроп красиво выделяется на фоне ярких красок стен. Очень динамичный композиционный эффект можно получить, посадив его в коробку светлого цвета с цветами розового оттенка:
Перуанский гелиотроп хорошо сочетается с амарантовыми петуниями, геранями с пестрыми листьями, георгинами с пурпурно-коричневыми листьями и темно-красными цветами, а также со стелющимися вербенами.
Разные сорта отличаются высотой и интенсивностью окраски цветов, что дает большие возможности для их расположения. Приятный, интенсивный аромат побуждает сажать их на балконах. Для балкона стоит купить сорт Prince marine, пахнущий марципаном.
Совет. Учитывая основные правила обустройства ароматных цветочных балконов, контейнеры с ароматными цветами ставят в защищенное место – чтобы ветер не сдувал запах.
Поскольку растения чувствительны к морозу, их высаживают на балконе в конце мая или начале июня. Соблюдают расстояние 15 см между саженцами.
Гелиотроп лучше всего растет на юго-восточном и юго-западном балконе. Хотя ему очень нравится солнце, цветок не подходит для южных балконов, в слишком солнечных местах увядает. Растение требует регулярного полива. При сильной жаре лучше поливать 2 раза в день. Удобрение необходимо, особенно в начальный период, когда появляются первые почки.
Вредители и болезни
Растение не очень восприимчиво к болезням и вредителям. Поражения могут появляться при отсутствии ухода и ошибках обрезки. Серьезные последствия может вызвать чрезмерный полив растения, что приводит к гнили корней, заражению паразитарными грибами.
Ванильный аромат гелиотропа – отличная приманка для летающих насекомых, особенно мух. Поскольку они откладывают яйца на нижней стороне листа, а позже выводятся из яиц личинки, с вредителями следует немедленно бороться. Нужно отслеживать наличие вредителей, из которых наиболее распространенной проблемой является тля, иногда цветок поражает белокрылка.
Использование растения
Гелиотроп обычно высаживают на клумбах, рабатках. Декоративное растение с такими качествами можно успешно выращивать в домах, где оно цветет не только летом, но и зимой.
Гелиотроп особенно ценится как бордюрное растение. В бордюрных насаждениях он устанавливает границы для других растений своим ярким цветом и густой формой.
Цветок можно использовать для посадки цветущих ковров или в качестве дополнения к рабатке. При таком выращивании необходимо выкапывать растения до наступления осенне-зимней холодной погоды. Облегчением этого способа применения является выращивание растения в контейнере, врытом в землю.
Прохладная окраска цветов дает множество возможностей аранжировки и позволяет создавать выразительные композиции с участием растений теплых, огненных оттенков. Планируя посадки, стоит сочетать гелиотропы с цветами ярких и веселых окрасок, которые будут контрастировать, потому что гелиотропы, посаженные в однородную массу, иногда выглядят довольно грустно.
Не только любители садоводства и красивых цветов оценят гелиотроп. Запах этого необычного растения используется для изготовления духов и эфирных масел.
Перуанский гелиотроп, из-за его теплолюбивой природы, должен в первую очередь рассматриваться как растение для балкона и террасы.
Если есть возможность сохранить растение на зиму, это стоит сделать. Со временем при правильной обрезке можно получить форму в виде дерева с миниатюрным стволом. Цветущий гелиотроп выглядит особенно красиво в форме деревца.
Фото. Гелиотроп, сформированный, как дерево
Гелиотроп – растение для солнечных клумб, балконов и окон. Он любит солнце и большое количество воды. Почву необходимо регулярно удобрять. Различные оттенки синего, фиолетового, а иногда и белого делают композиции с участием этого растения динамичными и заметными. Есть вероятность, что любителям приглушенных цветов он не понравится. Самое большое преимущество гелиотропа – приятный аромат, довольно сильный, ванильный.
quaterman
Добрый доктор Куотерман
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.