Почему растения тянутся к свету: Почему зеленые растения тянутся к свету?

Опытно-исследовательская работа «Растения в поисках света»

  • 6 января 2021

Летом я с мамой и папой ходил в огород. Там я заметил,  что одни растения очень красивые: с тёмно-зелеными большими листьями, яркими цветами, толстым стеблем. Другие – слабые, бледные, вытянувшиеся.

Мне было интересно наблюдать, как подсолнухи, которые мы посадили с мамой, в течение дня поворачивали свои цветки вслед за движением солнца и смотрели на него.

Однако, не всегда. Лето бывало и очень жарким, засушливым. Я заметил, что тогда наши подсолнухи отворачивались от палящих лучей солнца и клонились к земле, а листья других растений сворачивались в трубочки, хотя мы их ежедневно поливали.

В огороде, чтобы не росла трава между грядками, мы застелили тропинки досками. Через некоторое время я увидел, что трава начала вылезать из-под краёв доски. Подняв край доски, я увидел длинные белые ростки травы. «Какая сила у растений!», – подумал я. Даже оставшись без света, они всё равно стремились к нему, давая новые побеги!

Мне стало интересно: всегда ли растения тянутся к свету? Какое количество света надо растениям и всегда ли он нужен им для их роста? И почему они зелёные? По этой теме я прочитал много интересных статей в интернете, особенно меня заинтересовал нацчно-популярный журнал Познавайка: https://www.poznavayka.org/ Изучив литературу, я решил провести собственную опытно-исследовательскую работу.

Цель  работы: изучить влияние света на рост, развитие растений, а также как свет влияет на процессы, происходящие в листьях растений.

Основные задачи:

  • выяснить, всем ли растениям необходимо одинаковое освещение;

  • установить опытным путем влияние света на направление роста растений;

  • провести опыты по произрастанию растений в различных световых условиях;

  • доказать опытным путём влияние света на протекание фотосинтеза растений и другие.

В связи с этим, мы выдвинули следующие гипотезы исследования: 

  1. Если растение получает много света, то оно хорошо растет.

  2. Если растение получает мало света, то оно плохо растет.

  3. На свету в листьях образуется хлорофилл – зелёный пигмент растений.

Практическая часть состояла из опытов

Опыт 1. «Разворачиваем комнатные растения»

Опыт состоял в том, что комнатные растения мы отворачивали от окна, но они упорно клонились к свету. Это явление называется фототропизм. Опыт позволил сделать вывод, что свет оказывает влияние на направление роста растения.

Опыт 2. «Лабиринт для гороха»

Данный опытсостоял в том, что росток гороха в баночке с землёй был помещён в коробку из-под обуви с узким отверстием света. На пути роста растения были сделаны преграды из картона. По мере роста стебель растения изгибался в поисках света. Вновь наблюдали явление фототропизм. Мы сделали вывод: при недостатке света растение начинает обесцвечиваться, хотя упорно тянется к источнику света.

Опыт 3. «Свет для лука»

Опыт состоял в том, что мы поместили две головки лука в баночки, наполненные водой. Одну разместили на окне, а другую закрыли в коробке в темноте. Через несколько дней перья лука стали отличаться цветом.

Корневая система у лука, который стоял в темном месте, была развита гораздо слабее. Мы пришли к выводу: при недостатке света растение начинает обесцвечиваться, приостанавливает своё развитие и в результате может погибнуть.

Опыт 4. «Избыток света для растений»

Опыт состоял в том, что мы направили включенную настольную лампу на комнатное растение. Сначала листья растения развернулись к лампе и стали тянуться к ней. Через две недели мы наблюдали, что края листьев стали светлыми. Листья поникли.

Через месяц кончики листьев потемнели, нижние листья стали коричневыми и завяли. Проведённый опыт позволил сделать следующий вывод: при избытке света рост растений замедляется. Избыток света вреден растениям.

Выдвинутые гипотезы: «Если растение получает много света, то оно хорошо растет» и «Если растение получает мало света, то оно плохо растет» не подтвердились. Некоторые растения от обилия света останавливают свой рост и развитие, другие же не развиваются из-за малой освещённости.

Но по результатам опытов мы можем утверждать: «Если растение получает необходимое количество света, то оно хорошо растёт и развивается».

Опыт 5. «Меняем цвет листа»

Опыт состоял в следующем: при помощи скрепок наложили на лист растения полоску плотной бумаги. Через три недели бумагу сняли. Часть листа, которая находилась под бумагой, пожелтела. Остальная часть листа, на которую попадал свет, осталась зелёной. Опыт позволил сделать вывод: растение обесцвечивается только в местах, где доступ света ограничен.

Я заинтересовался, почему только на свету растения хорошо развиваются и их листья зелёные, а в темноте листья желтеют. Оказывается, растения используют солнечный свет, чтобы из него «готовить» себе пищу.

В листьях есть особое зеленое вещество – хлорофилл. Оно улавливает солнечную энергию, необходимую для фотосинтеза. При фотосинтезе из углекислого газа и воды образуется крахмал и выделяется кислород – растение растёт. Если света растениям не хватает, то фотосинтез в них протекает вяло, растения вырастают слабыми, бледными.

Опыт 6. «А можно ли этот хлорофилл увидеть?»

Опыт состоял в следующем: мы положили зеленый листок растения в стакан и залили его спиртом. Затем вскипятили в миске воду и осторожно опустили в нее стакан. Через некоторое время пинцетом достали листок. Лист обесцветился, а спирт стал зеленого цвета, в нем растворился хлорофилл – зеленый пигмент растения. И мы его увидели своими глазами.

Опыт 7

Данный опыт позволил доказать существование процесса фотосинтеза на свету. Для опыта растение поместили в темное место на два дня. Затем на лист прикрепили при помощи скрепок фигурку звёздочки из плотной бумаги. Растение выдержали на свету в течение недели.

Затем с растения срезали два листа: один со звёздочкой, другой обычный. Листья поместили в стакан с горячим спиртом для получения вытяжки хлорофилла. Обесцвеченные листья обработали раствором йода.

На листе растения, на котором был прикреплён трафарет звёздочки, проявилось её изображение. Лист, который был всегда на свету, равномерно окрасился в синий цвет. Опыт позволил сделать вывод: в листьях на свету образуется крахмал, а в темноте крахмал не образуется. Выдвинутая гипотеза о необходимости света для протекания фотосинтеза растений подтвердилась.

Результаты проведённых опытов я могу использовать в повседневной жизни. Так, я помог маме правильно расставили комнатные растения в доме – в зависимости от их «любви» к свету.

А овощи в огороде мы с мамой и папой сажаем в местах, которые подходят им по освещённости (свёклу и пекинскую капусту – в затенённых местах, огурцы – на свету).

Если запачкать колени или руки травой, то можно оттереть их спиртом, потому что в спирте растворяется хлорофилл – зелёный пигмент растения.

Когда я переношу в закрытой банке своих хомяков, то я обязательно кладу им несколько зелёных листочков, чтобы благодаря фотосинтезу хомяки могли дышать. А когда у нас в аквариуме появляются мальки рыб, то, отсаживая их, я обязательно помещаю им несколько водных растений. 

Автор: Яшин Ярослав, ученик Октябрьского сельского лицея Ульяновской области.

Почему цветы тянутся к солнцу?

15.12.2022

Содержание

  • Почему цветам жизненно необходим солнечный свет?
  • Что такое фотосинтез и какова его роль в жизни цветов?
  • Какие цветы реагируют на солнце?
    • Подсолнух — цветок, который всегда «следит» за солнцем
      • Как подсолнухи поворачиваются вслед за солнцем?
    • Друг солнца — великолепный лотос
    • Ядовитая красота гелиотропа
  • Как расположить солнцелюбивые цветы в комнате?

Растения кажутся неподвижными, но это лишь на первый взгляд. Измените место, где расположен источник света, и они последуют за ним. Даже те виды флоры, что стелятся по земле, способны расти вверх, к свету, вопреки своей природной особенности. 

Направленность растений солнцу называется фототропизмом или, синонимично, гелиотропизмом. В статье эксперты АртФлора расскажут, что это за явление, и опишут самые известные растения-гелиотропы.

Почему цветам жизненно необходим солнечный свет?

Не будем подробно вдаваться в биологию, химию и физику, лишь отметим, что для роста растения нужно влияние трех факторов:

  • Воды, из которой к клеткам поступают питательные вещества и микроэлементы;
  • Углекислого газа, чтобы его атомы встраивались в молекулы крахмалов и сахаров в растительных тканях цветка;
  • Солнечного света, который дает энергию на поглощение питательных элементов из воды и расщепление молекул углекислого газа.

Солнечный свет — основной фактор роста и развития большинства растений. Без него не будет энергии, с помощью которой вода и углекислый газ становятся полезными для цветов. Даже если вы начнете усиленно поливать и удобрять цветок и создадите, как вам кажется, для него максимально благоприятную среду, без света он рано или поздно просто сгниет. 

Что такое фотосинтез и какова его роль в жизни цветов?

Процесс преобразования солнечного света в энергию называется фотосинтезом. За него отвечают растительные клетки, содержащие хлорофилл — зеленый пигмент. Его много в стеблях, листьях и почках, из которых формируются бутоны. 

Чем выше уровень фотосинтеза, тем больше питательных веществ и энергии создает растение и тем сильнее оно становится. Чтобы цветок получал достаточно солнечного света и фотосинтезировал, он направляет свои стебли, листья и почки к солнечным лучам.

Какие цветы реагируют на солнце?

Трава, деревья, цветы — почти все растения являются гелиотропами, то есть в той или иной мере реагируют на солнечный свет и тянутся к нему. Но у некоторых гелиотропизм выражен особенно сильно.

Подсолнух — цветок, который всегда «следит» за солнцем

Вы наверняка видели, как молодые подсолнухи в течение дня «отслеживают» движение солнца с востока на запад. Затем ночью они в ожидании дневного светила переориентируются обратно на восток, и маршрут повторяется. Отчего так происходит? 

В Древней Греции сложилась легенда, что подсолнух — это прекрасная нимфа, безответно влюбленная в бога Солнца Аполлона. Каждый день она провожает взглядом его колесницу, мчащуюся сквозь облака, в надежде, что он обратит на нее внимание. 

К сожалению, в современном мире ученые рассматривают подсолнух не так романтично. В 2016 году исследователи Калифорнийского университета подробно описали принцип гелиотропизма у подсолнухов. Они экспериментально доказали, что у цветов есть собственные биоритмы, которые примерно равны 24-часовому циклу. Если долгое время не давать цветам возможности двигаться вслед за солнцем или вообще изолировать их от естественного света, они утрачивают способность к определению источника тепла.

Кроме этого подсолнухи, которым ученые не мешали двигаться вместе со светилом, выросли более крепкими, с мощными стеблями и крупными листьями. Опылялись они тоже гораздо чаще. Нагретые на солнце соцветия для насекомых оказались привлекательнее тех, что в тени.

Таким образом, гелиотропизм подсолнухов направлен на их выживание и рост, а не поиск возлюбленного. Хотя, конечно, второй вариант нам нравится чуть больше.

Как подсолнухи поворачиваются вслед за солнцем?

В основе подсолнечного гелиотропизма лежит фитогормон ауксин и механизм его действия. Гормон отвечает за рост и структурное развитие цветка, обеспечивает клеточное деление и расширение клеток. В основном он накапливается в стебле и почках, откуда потом формируется бутон. 

Под воздействием света ауксин перемещается в тканях цветка на затененную сторону стебля. Клетки начинают расти, и стебель наклоняется в сторону солнца. Когда стебель подрос, уже другая его сторона оказывается в тени, и ауксин накапливается в ней. Цветок снова поворачивается. 

Приглядитесь к подсолнухам — вы никогда не увидите, чтобы он рос строго вверх. Это происходит в том числе благодаря ауксину и неравномерному формированию стебля.

Друг солнца — великолепный лотос

Еще один популярный цветок-гелиотроп — лотос. С ним связано огромное количество мифов и легенд, а его символов и значений вообще не счесть. Но для нашей темы лотос интересен тем, что он тоже следует за дневным светилом. 

На рассвете цветонос раскрывается и поворачивается к солнцу благодаря специальному органу на стебле, который ботаники называют «зоной реагирования». Поворот не так выражен, как у подсолнуха, потому что над водой находится очень маленькая часть стебля. Тем не менее лотос тоже в течение дня следует за солнцем, и с его заходом закрывает бутон.

Есть стереотип, что лотос уходит на ночь под воду. Это ошибка. Стебли цветов не могут укорачиваться, поэтому не способны прятаться под водой. Заблуждение породили кувшинки, которые после опыления закрывают бутоны и погружаются в водоем. Но утром они не всплывут. На их месте появятся новые цветы.   

Ядовитая красота гелиотропа

Еще одно растение, цветы которого поворачиваются к светилу и следуют за ним, — гелиотроп. Это многолетний кустарник, украшенный синими, белыми, розовыми и фиолетовыми цветками, собранными в увесистые гроздья. Цветы гелиотропа обладают сладким ванильным ароматом, поэтому кустарник часто называют вишневым пирогом. 

Однако за красотой и сладостью гелиотропа скрывается опасность. Все его части токсичны для человека и могут вызывать расстройство пищеварения. В больших дозах они даже разрушают печень.

Как расположить солнцелюбивые цветы в комнате?

Как вы уже поняли, свет очень важен для растений, в том числе и комнатных. Запомните несколько правил флористов, как располагать горшечные цветы в квартире:

  • Даже очень светолюбивые цветы нельзя держать под прямыми солнечными лучами — появятся ожоги.
  • Стекло почти в  два раза сокращает количество света, которое поступает в комнату.
  • Даже цветы, которые предпочитают тень, периодически нужно выносить к свету. Делать это надо постепенно, чтобы не вызвать стресс у цветка. Сначала разместите горшок с цветком на расстоянии 2-3 метре от окна. Через пару дней поставьте его на подоконник к окну. 
  • Периодически поворачивайте растение другой стороной к свету, крутите его вокруг своей оси. Тогда оно будет развиваться равномерно и выглядеть красиво.

Для цветов в малоосвещенных квартирах и на первых этажах рекомендуем купить специальные фитолампы. Они восполнят недостающую энергию.

Теперь вы знаете о самых солнцезависимых цветах в природе. И если лотосы и гелиотропы в продаже не найти, летом букет подсолнухов всегда доступен. Подарите красивую композицию и расскажите романтическую легенду о любви и преданности, или блесните интересными научными фактами о ярких цветах. Уверены, получательница оценит любой вариант, а подарок наполнит день солнечной энергией и жизненной силой.

Рейтинг: 

Вернуться к списку

Почему растения стремятся к свету — ScienceDaily

Новости науки

от исследовательских организаций

Дата:
16 апреля 2012 г.
Источник:
VIB (Фландрский институт биотехнологии)
Резюме:
Вы когда-нибудь задумывались, почему стебли растут вверх, а корни вниз? Почему кажется, что растения всегда поворачиваются к свету, а вьющиеся растения бегут вверх по шпалере, а не вниз?
Поделиться:

Фейсбук
Твиттер
Пинтерест
LinkedIN
Электронная почта

ПОЛНАЯ ИСТОРИЯ

Вы когда-нибудь задумывались, почему стебли растут вверх, а корни вниз? Почему кажется, что растения всегда поворачиваются к свету, а вьющиеся растения бегут вверх по шпалере, а не вниз?

реклама

Ответ прост: ауксин

Но, может быть, не так просто, поскольку гормоны растений — а ауксин — это гормон растений — регулируются сложными комбинациями различных процессов. Эльке Барбез, Юрген Кляйне-Вен и Иржи Фримл, связанные с VIB и UGent, недавно определили важное новое звено в транспорте ауксина через растение, в результате чего ауксин накапливается в определенных местах. Результаты были опубликованы в журнале Природа.

Ауксин раскрывает свои секреты

Дарвин интересовался ауксином еще в 19 веке. Однако только в последние годы гормон начал раскрывать свои секреты благодаря интенсивным молекулярным исследованиям. Ауксин вырабатывается в молодых, растущих частях растений, а затем транспортируется по всему растению, например, к низколежащему стеблю. Стебель необходимо как можно быстрее распрямить, чтобы он мог эффективно поглощать солнечные лучи; поэтому к нижней стороне стебля будет доставлено больше ауксина, чем к верхней, что приведет к более быстрому росту нижней стороны и выпрямлению стебля. По этой же причине растения перед окнами всегда будут поворачиваться к свету. Эта динамическая регуляция транспорта ауксина позволяет растениям оптимально использовать местные и меняющиеся условия.

Новое средство транспортировки ауксина?

Транспорт ауксина по растению играет жизненно важную роль. И, судя по всему, это не простое дело. Исследователи VIB определили важное новое звено и средства транспорта для ауксина: белки PILS. Белки PILS жизненно важны для ауксин-зависимого роста растений и регулируют внутриклеточное хранение гормона. Именно такое разделение ауксина кажется функционально важным для различных процессов развития.

Более эффективное выращивание сельскохозяйственных культур: нужное количество ауксина в нужном месте

Повышение уровня ауксина в нужный момент и в нужном месте приводит к лучшему росту и повышению урожайности. Лучшее регулирование уровня ауксина сделает растения более эффективными. Исследователи надеются внести свой вклад в разработку более эффективных процессов выращивания, продолжая изучать процессы транспорта ауксина.

изменить мир к лучшему: спонсируемая возможность

История Источник:

Материалы предоставлены VIB (Фландрский институт биотехнологии) . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Справочник по журналу :

  1. Элке Барбес, Мартин Кубеш, Якуб Ролчик, Члоэ Безиат, Алеш Пшинчик, Бангджун Ван, Мишель Руис Роскет, Джиншес, Петре. , Маркус Гайслер, Иржи Фримл, Юрген Кляйне-Вен. Новое предполагаемое семейство носителей ауксина регулирует внутриклеточный гомеостаз ауксина в растениях . Природа , 2012; DOI: 10.1038/nature11001

Цитировать эту страницу :

  • MLA
  • АПА
  • Чикаго

VIB (Фландрский институт биотехнологии). «Почему растения растут к свету». ScienceDaily. ScienceDaily, 16 апреля 2012 г. .

VIB (Фландрский институт биотехнологии). (2012, 16 апреля). Почему растения растут к свету. ScienceDaily . Получено 29 декабря 2022 г. с сайта www.sciencedaily.com/releases/2012/04/120416101028.htm

VIB (Фландрский институт биотехнологии). «Почему растения растут к свету». ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2012/04/120416101028.htm (по состоянию на 29 декабря 2022 г.).

реклама

Почему растения растут к свету?

Способность растения перенаправлять развитие своих побегов в сторону источника света называется фототропизмом.

Международная команда на один шаг приблизилась к объяснению центрального наблюдения.

Чарльз Дарвин оказал большее влияние на науку, чем большинство других. Хотя его исследования на Галапагосских островах и его теории эволюции широко известны, меньше людей знают о его вкладе в науку о растениях. Многонациональная исследовательская группа добилась значительного прогресса в объяснении ключевого наблюдения, которое восходит к Дарвину.

Дарвин в своей книге 9 отметил, что растения могут расти в определенном направлении в ответ на сигналы окружающей среды, такие как свет или гравитация. 0040 The Power of Movement in Plants , опубликованный в 1880 году. Он представил доказательства того, что часть растения, которая получает стимул, и часть, которая реагирует, различны. Дарвин утверждал, что для объяснения этого «влияние» должно перейти из области восприятия стимула в область реакции. Однако Дарвин никогда не смог бы определить это влияние.

В 1926 году было обнаружено, что этим «ускоряющим рост веществом» является гормон ауксин, а впоследствии было обнаружено, что ауксин является фактором роста, контролирующим большинство реакций растений на изменения окружающей среды. Однако направленный транспорт молекулы ауксина через клетки необходим, чтобы убедиться, что реакция на ауксин распределена в соответствующей области растения.

Схематические рисунки являются оригинальными рисунками Дарвина. Предоставлено: Rune Kidmose

В 1990-х годах было окончательно определено, что семейство белков, называемых PIN-FORMED (PIN), необходимо для этого процесса. Они получили свое название из-за особой морфологии, возникающей, если они нефункциональны: растение превратилось в игольчатую «булавку», без побегов и цветов.

Белки PIN оказались переносчиками ауксина. Их функция жизненно важна для установления градиентов ауксина в тканях растений. Градиент, который впоследствии направляет рост и развитие растений.

Группа Педерсена теперь представила первую структурную основу транспорта ауксина с помощью белков PIN, и это было объединено с всеобъемлющей биохимической характеристикой с сотрудниками из Технического университета Мюнхена под руководством доцента Ульриха Хаммеса.

Результаты, наконец, раскрывают молекулярный механизм транспорта ауксина. Это также помогает объяснить, как широкий спектр широко используемых гербицидов, известных под общим названием синтетические ауксины и антиауксины, может распознаваться PIN-белками.

Результаты уже давно получены

Проект появился благодаря целому ряду удивительных и случайных связей, объясняет руководитель исследования доцент Бьорн Паньелла Педерсен:

«Мы инициировали проект в 2016 году, когда случайно Я слышал обширную презентацию по физиологии растений, где вскользь упоминался ауксин. Это напомнило мне о моих занятиях биологией, когда я был студентом-биологом, и я решил почитать об этом предмете. К моему удивлению, не было биохимической или структурной характеристики, и я чувствовал, что это то место, где мы можем что-то изменить».

Тем не менее, усилия почти на год застопорились, пока Ульрих Хаммес не связался с лабораторией Педерсена, чтобы сотрудничать в совершенно другом проекте, связанном с балансом ионов в водорослях.

«Мы быстро обнаружили взаимный интерес к транспорту ауксинов и начали очень плодотворное сотрудничество по этой теме», — уточняет Бьорн, — «После этого моей группе потребовалось четыре года, чтобы разработать биохимический образец, который был достаточно хорош для предоставления данных, и это были сосредоточенные усилия двух превосходных постдоков в лаборатории, сначала Микаэля Винклера, а затем Киен Лам Унг. Этот проект — хороший пример старого принципа в нашей исследовательской области: «Хлам на входе — хлам на выходе».

Как только группе удалось создать образец хорошего качества, прогресс был стремительным. В течение года все данные были собраны, рукопись написана и представлена. Процесс рецензирования был таким же быстрым: от первоначального представления до окончательного принятия прошло четыре месяца.

«Получение этих результатов было почти таким же, как если бы мы нашли недостающую часть головоломки, которую люди искали в течение столетия. Это один из тех результатов, которыми вы просто хотите поделиться, как только сможете», — говорит Киен Лам Унг, один из двух общих авторов статьи. «Это была дикая поездка. Мы не смогли бы сделать это без поддержки такого количества людей, не говоря уже о микроскопах EMBION, к которым мы получили доступ в короткие сроки после ускоренного оформления заявки. Мы многому научились в процессе».

Группа Бьёрна Паньеллы Педерсена специализируется на изучении управляемых протонами транспортных процессов через клеточные мембраны, и их работа часто очень актуальна для области физиологии растений.

Ссылка: «Структура и механизм транспортера ауксина в виде штифта для растений», авторы Киен Лам Унг, Микаэль Винклер, Лукас Шульц, Мартина Колб, Дорина П.