Fototropizm – czy to on sprawia, że słoneczniki podążają za słońcem?

Jeśli stawiasz na parapecie doniczki z kwiatami, to być może zauważyłeś, że rosną one w stronę słońca. Wyglądają, jakby odwracały się tak, aby być jak najbardziej oświetlonymi. To właśnie fototropizm. Okazuje się jednak, że niektóre rośliny podążają za słońcem z powodu innego mechanizmu.

Spis treści:

Co to jest fototropizm?
Czy fototropizm jest odwracalny?
Jak działa auksyna, czyli hormon wzrostu roślin?
Heliotropizm u słoneczników – badania naukowe

Co to jest fototropizm?

Fototropizm to typ wzrostu, w którym organizm rośnie, „wyciągając się” w kierunku światła. Najczęściej zauważa się to na roślinach, ale w ten sposób na światło reagują również inne organizmy, np. grzyby.

Fototropizm ma dwie odmiany:

dodatni – pędy rośliny wyciągają się ku górze (ku słońcu),
ujemny – korzenie rośliny rosną w dół, czyli w kierunku przeciwnym do słońca; fototropizm ujemny wykazują również niektóre pędy winorośli, szukając miejsca zaczepienia na ciemnych obiektach, bliżej ziemi.

Poza fototropizmem wyróżnia się również inne ruchy roślin:

geotropizm – którego głównym stymulatorem jest grawitacja,
chemotropizm – roślina reaguje na działanie substancji chemicznych,
tigmotropizm – roślina reaguje na bodziec mechaniczny,
fototaksję – dotyczy ruchu, ale nie wzrostu organizmu.

Czy fototropizm jest odwracalny?

Badaniami fototropizmu jako pierwszy zajął się Karol Darwin. Badał on koleoptyle, czyli pochewki liściowe traw. Wynikiem jego obserwacji był wysnuty w 1880 roku wniosek, że najbardziej wrażliwym na słońce elementem rośliny jest wierzchołek koleoptyla. Darwin stwierdził, że pod wpływem bodźca świetlnego wierzchołek ten przekazuje roślinie jakiś czynnik pobudzający ją do wzrostu.

Kontynuatorzy jego badań doszli do wniosku, że rośliny – tak jak ludzie i zwierzęta – muszą mieć hormony wzrostu. W 1910 roku Peter Boysen-Jensen wykonał doświadczenie, w którym wykazał, że rośliny z uciętym koleoptylem przestają reagować na światło i rosnąć. Gdy natomiast przyklejał odcięty kawałek żelatyną, reakcja fototropiczna powracała. To pozwoliło wysnuć teorię, że fitohormony istnieją. Tym, który wpływa na wzrost roślin napędzany słońcem, jest auksyna.

Przeczytaj również: Grzyby o dziwnych kształtach. Można je spotkać wiosną

Jak działa auksyna, czyli hormon wzrostu roślin?

Czubek koleoptyla jest poddany największej ekspozycji na słońce, a dodatkowo to z góry do dołu rośliny płynie prąd substancji wzrostowych. Auksyny są jednak nierównomiernie rozmieszczone na górze pędu – jeżeli roślina jest oświetlona tylko z jednej strony, to po stronie przeciwnej auksyn jest więcej. Fitohormony te stymulują wzrost komórek po stronie zacienionej – dlatego pęd wygina się w stronę bodźca świetlnego.

Skoro więc mowa o hormonach wzrostu, pojawia się pytanie, czy fototropizm jest odwracalny? W związku z tym, że fototropizm dotyczy wzrostu pędów albo korzeni, jest ruchem nieodwracalnym. Ruchy odwracalne to tzw. nastie. Należy do nich na przykład otwieranie i zamykanie się kwiatów goryczki i maciejki na noc.

Heliotropizm u słoneczników – badania naukowe

Ciekawym zjawiskiem jest podążanie za słońcem obserwowane u słoneczników. Ich tarcze odwracają się w kierunku słońca, co nazywa się heliotropizmem. Kwiaty te odchylają główki, mocniej wyrastając po wschodniej stronie łodygi – w ciągu dnia wypychając główkę na zachód. W nocy zmieniają swoje położenie, a ich główka odchyla się z powrotem na wschód.

Do tej pory uważano, że ten mechanizm działa podobnie do fototropizmu. Jednak najnowsze badania biologów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis dowodzą, że słoneczniki wykorzystują mechanizm inny, niż dotąd sądzono i nie do końca jeszcze zrozumiały.

Ale po kolei: wcześniejsze badania dowodziły, że słoneczniki mają swój wewnętrzny zegar dobowy, który pozwala im przewidzieć wschód słońca i otworzyć kwiaty wtedy, gdy pojawiają się zapylacze.

Najnowsze badania przeprowadzono na dwóch grupach kwiatów:

słonecznikach rosnących w laboratorium,
słonecznikach rosnących dziko przy naturalnym świetle słonecznym.

Okazało się, że słoneczniki z laboratorium aktywowały geny związane z fototropiną i rosły prosto w stronę sztucznego światła. Z kolei kwiaty rosnące na zewnątrz zachowywały się zupełnie inaczej – nie rosły prosto, ale podążały za słońcem, nieco się odchylając. Rośliny, których dotyczy zjawisko heliotropizmu, mają więc z pewnością inny układ genów.

Innym, ciekawym wnioskiem z badań jest ten, że słoneczniki… szybko się uczą. Te egzemplarze, które przeniesiono z laboratorium na słońce, już pierwszego dnia zaczęły za nim podążać. W ich genach nastąpiła swego rodzaju „przebudowa” – po zacienionej stronie rośliny nastąpił wybuch ekspresji genów, który nie powtórzył się w kolejnych dniach.

Świat roślin jest niezwykle ciekawy. Zjawiska takie jak odwracanie się słoneczników do słońca wydają się oczywiste i łatwe do wyjaśnienia, ale w rzeczywistości stoją za nimi skomplikowane procesy genetyczne. Okazuje się, że zwykłe, wiejskie kwiaty ogrodowe mogą rozpoznawać sztuczne i naturalne światło.

Przeczytaj również: Owadożerne rośliny można spotkać także w Polsce