چگونه گل های آفتاب گردان، خورشید را در آسمان دنبال می کنند

برای قرن‌ها است که می‌دانیم گل‌های آفتاب‌گردان، خورشید را در آسمان دنبال کرده و هر روز از سمت شرق به غرب می‌چرخند، اما سوال اینجا است که این پدیده چگونه صورت می‌گیرد؟

گروهی از دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا به تازگی توانسته‌اند چگونگی چرخش گل‌های آفتاب‌گردان در مسیر خورشید را بیابند. طبق مطالعات آنها به نظر می‌رسد که در درون این گل‌ها، یک سیستم شبانه‌روزی داخلی وجود دارد که از آن می‌توان به عنوان یک ساعت بدن نیز یاد کرد. این سیستم نه تنها می‌تواند گل را در موقعیت مناسب قرار دهد بلکه با تغییر ابعاد گلبرگ‌ها، آن را برای زنبورها نیز جذاب‌تر ‌کند. استیسی هارمر، محقق ارشد این تیم تحقیقاتی در مصاحبه‌ای گفته است:

این اولین نمونه‌ی دیده شده از رشد یک گیاه در طبیعت است که مانند ساعت عمل می‌کند و زمان بر روی رشد آن پیامدهایی واقعی به همراه دارد.
از سال ۱۸۹۸ دانشمندان، ناظر این موضوع بودند که گل‌های آفتاب‌گردان روز را با قرار داشتن در طرف شرق شروع کرده و در طول روز به آرامی به سمت غرب می‌چرخند. سپس در شب‌هنگام دوباره به سمت شرق بازمی‌گردند، اما تاکنون کسی چگونگی صورت گرفتن این پروسه را متوجه نشده بود.

تیم تحقیقاتی آزمایش‌های متفاوتی را انجام داد تا متوجه شود که آیا گل آفتاب‌گردان نیز مانند بدن انسان دارای ساعت بیولوژیکی است که با توجه به چرخش زمین به دور خورشید کار می‌کند یا بر اساس یک زمان‌بندی خاصی به اطراف می‌چرخد.

دانشمندان برای اینکه متوجه شوند آیا گیاهان با سیگنال‌های خورشید حرکت می‌کنند یا خیر، ابتدا آنها را به میله بستند تا برای مدتی نتواند حرکت کند یا نتواند در ابتدای روز گل خود را به سمت شرق، محلی که خورشید طلوع می‌کند چرخانده و همراه با سیگنال‌های خورشید به حرکت درآید.

دانشمندان متوجه شدند که این اقدام باعث شده تا خللی در حرکت گیاهان به وجود آید و همراه با خورشید حرکت نکنند؛ مانند زمانی که عقربه ساعتی را برای لحظه‌ای نگه دارید، این عقربه بعد از رها شدن به نقطه‌ای که باید باشد نمی‌رود بلکه به ریتم حرکتی که دارد درمی‌آید.

سپس دانشمندان گیاهان را به فضای سرپوشیده برده و با نور مصنوعی آزمایشی انجام دادند. آنها مشاهده کردند که گل‌ها دوباره شروع به چرخش در مسیر شرق به غرب کرده و به اینکه نور در سرتاسر محیط است اهمیت نمی‌دهند. هارمر در این رابطه توضیح داده است:

این رفتاری است که باید از یک مکانیسم انتظار داشت؛ مکانیسمی که دارای ساعت داخلی است.
در قدم بعدی، محققان چرخه‌‌ای مصنوعی از شبانه روز را ساختند که صبح‌ها نور مصنوعی را از سمت شرق به گل‌ها می‌تاباند و سپس نور تابیده شده به سمت غرب حرکت می‌کرد. محققان دریافتند که گل‌های آفتاب‌گردان می‌توانند با نور مصنوعی هماهنگ شده و چرخش منظمی داشته باشند.

آنها سپس مدت چرخه را از ۲۴ ساعت معمول به ۳۰ ساعت افزایش دادند اما دریافتند که گیاهان تنها با چرخه‌ی ۲۴ ساعته می‌توانند هماهنگ شوند و در چرخه‌ای که ۳۰ ساعت به طول انجامد، هماهنگی میان آنها با نور مصنوعی از بین می‌رود. نتایج این آزمایش نشان داد که حدس محققان درست بوده و گل آفتاب‌گردان دارای یک مکانیسم درونی است که بر مبنای ۲۴ ساعت شبانه‌روز کار می‌کند.

سوال بعدی که ذهن محققان را به خود مشغول کرد این بود که چه چیزی باعث حرکت گیاهان می‌شود؟ محققان با مطالعه‌ی بیشتر متوجه شدند که رشد ساقه‌های یک طرف از گیاه عامل تحرک گل بوده و در طول شبانه‌روز، این رشد متغیر شده و باعث چرخش گیاه می‌شود.

آنها متوجه شدند که در صبح‌ها، ژن‌های مخصوصی در سمت شرقی گیاه بیشتر تولید شده و در غروب‌ها نیز این اتفاق برای سمت غربی گیاه می‌افتد. هارمر توضیح داده است که این مدل رشد با آنچه در گیاهان دیگر مشاهده می‌کنیم متفاوت بوده و به صورت روزانه و طی یک چرخه‌ی ۲۴ اتفاق می‌افتد.

جالب است بدانید که این چرخش‌ها برای گیاه تاثیرهای مثبت فراوانی دارد. در طول آزمایش‌های صورت گرفته، محققان متوجه شده‌اند گل‌های آفتاب‌گردانی که از نور خورشید فاصله داشته‌اند در حدود ۱۰ درصد نسبت به دیگر گل‌ها، رشد کمتری داشته‌اند.

همچنین گل‌های آفتاب‌گردانی که توانسته‌اند در آغاز روز به سمت شرق بچرخند نسبت به گل‌هایی که در سمت غرب قرار داشته‌اند ۵ برابر بیشتر زنبورها و دیگر حشرات را به سمت خود جذب کرده‌اند. این نتایج نشان می‌دهد که چرخش گیاه در طول شبانه‌روز چقدر برای رشد آن مهم بوده و قرار گرفتن در زیر نور خورشید نیز به رشد و حتی جذب زنبورها کمک می‌کند. هارمر توضیح می‌‌دهد:

زنبورها به گل‌هایی که گرم باشند علاقه دارند.
در تصویر زیر می‌توانید مشاهده کنید که چگونه حرارت گل آفتاب‌گردان در طول روز تغییر می‌کند. در این تصویر، جاهایی از گل که به رنگ قرمز درآمده‌اند گرم‌تر بوده و از دمای بیشتری بهره می‌برند:



طبیعتا این موارد برای باغبانانی که سال‌ها است از گل‌های آفتاب‌گردان مراقبت می‌کنند آشنا است اما برای دانشمندان موضوعی جالب بوده که در نهایت این تیم تحقیقاتی توانست از رفتار این گیاهان به وجود مکانیسم درون‌ساعتی در گل‌های آفتاب‌گردان پی ببرد.

در نهایت لازم به ذکر است که نتایج این تحقیق در ژورنال Science منتشر شده است.