چرا گیاهان تکان می‌خورند؟ مطالعه جدید پاسخ هایی را ارائه می دهد

در یک مطالعه جدید، فیزیکدانانی از ایالات متحده و اسرائیل ممکن است به رفتار عجیب و غریب گیاهان در حال رشد و رمز و رازی که خود چارلز داروین را در دهه‌های آخر زندگی‌اش مجذوب خود کرده بود، رسیده باشند.

برای بسیاری از انسان ها، گیاهان ممکن است ثابت و حتی کمی کسل کننده به نظر برسند. اما چیزهای سبز در واقع حرکت زیادی دارند. برای مثال، اگر یک ویدیوی تایم لپس از بیرون آمدن نهال آفتابگردان از خاک را تماشا کنید، فقط مستقیم به سمت بالا شلیک نمی کند. در عوض، همانطور که آفتابگردان رشد می کند، تاج آن به صورت دایره ای می چرخد، به شکل چوب پنبه پیچ می چرخد ​​و به طور کلی به اطراف می چرخد ​​- البته بسیار آهسته.

اکنون، محققان به رهبری اوریت پلگ در CU Boulder و Yasmine Meroz در دانشگاه تل آویو یک نقش را برای این حرکات پر هرج و مرج کشف کرده‌اند که به آن «دور زدن» نیز می‌گویند. در آزمایش‌های گلخانه‌ای و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، این گروه نشان داد که گل‌های آفتابگردان از دور زدن استفاده می‌کنند تا محیط اطراف خود را برای یافتن تکه‌هایی از نور خورشید جستجو کنند.

پلگ، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشیار در BioFrontiers می گوید: «بسیاری از مردم واقعاً حرکت گیاهان را در نظر نمی گیرند، زیرا ما به عنوان انسان، معمولاً گیاهان را با سرعت فریم اشتباه نگاه می کنیم. موسسه و گروه علوم کامپیوتر.

این تیم یافته های خود را در 15 اوت در مجله منتشر کرد بررسی فیزیکی X.

این یافته‌ها می‌تواند روزی به کشاورزان کمک کند تا استراتژی‌های جدیدی برای رشد مجموعه‌ای از محصولات در ترتیبات کارآمدتر ارائه دهند.

Chantal Nguyen، نویسنده اصلی و محقق فوق دکترا در BioFrontiers، گفت: «تیم ما کارهای زیادی روی تعاملات اجتماعی در گروه‌های حشرات و سایر گروه‌های حیوانات انجام می‌دهد.

“اما این تحقیق به ویژه هیجان انگیز است زیرا ما شاهد پویایی مشابه در گیاهان هستیم. آنها ریشه در زمین دارند.”

خیار داروین

نگوین اضافه کرد که گیاهان معمولاً مانند حیوانات به اطراف جابجا نمی شوند، اما در عوض با رشد در جهات مختلف در طول زمان حرکت می کنند. طبق گزارش های تاریخی، این پدیده مدت ها پس از بازگشت داروین از سفر خود با HMS Beagle، طلسم شد.

در دهه 1860، داروین که در آن زمان از طیف وسیعی از بیماری‌ها رنج می‌برد که تحرک او را محدود می‌کرد، روزها را صرف مشاهده گیاهان در خانه‌اش کرد. او دانه‌هایی از خیارها و گونه‌های دیگر کاشت، سپس چگونگی حرکت تاج‌های آن‌ها را ردیابی کرد – نقشه‌های حاصل وحشی و تصادفی به نظر می‌رسند.

او در سال 1863 یکی از دوستانش نوشت: “من خیلی با پیچک هایم سرگرم می شوم – این فقط یک نوع کار خنده دار است که برای من مناسب است.”

داروین که سرگرم شده بود یا نه، نمی توانست توضیح دهد که چرا برخی از پیچک هایش پیچ خورده است.

این معمایی است که مروز، یک فیزیکدان را نیز با آموزش گیج کرده است. یک مطالعه در سال 2017 به او در جهت درست اشاره کرد. در آن، دانشمندان به رهبری دانشگاه بوئنوس آیرس خطوطی از آفتابگردان را در شرایط تنگ پرورش دادند. آنها کشف کردند که گیاهان به طور طبیعی و پیوسته خود را به شکل یک الگوی زیگزاگ، تقریباً مانند دندانه های یک زیپ، مرتب می کنند. این ترتیب احتمالاً به گیاهان کمک می کند تا دسترسی خود را به نور خورشید به صورت گروهی به حداکثر برسانند.

مروز به این فکر کرد که آیا تکان های گیاه می تواند موتوری باشد که چنین الگوهایی را در رشد گیاهان به حرکت در می آورد؟

مروز، استاد علوم گیاهی و امنیت غذایی می گوید: «برای گیاهان بالارونده، بدیهی است که به دنبال تکیه گاه هایی برای ریسمان کردن است. اما برای گیاهان دیگر، مشخص نیست که چرا ارزش آن را دارد.

اینجا خورشید می آید

برای کشف این موضوع، او و همکارانش پنج گل آفتابگردان یک هفته ای را در ردیف کاشتند. سپس، مانند داروین قبل از آنها، نحوه حرکت گیاهان را در طول یک هفته ترسیم کردند.

سپس، نگوین و پلگ یک برنامه کامپیوتری برای تجزیه و تحلیل الگوهای رشد آفتابگردان توسعه دادند. محققان همچنین می‌توانند از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای خود استفاده کنند تا ببینند اگر آفتابگردان‌ها کم و بیش حرکت کنند، چه اتفاقی می‌افتد – به عبارت دیگر، اگر آنها به طور تصادفی یا با الگوی آهسته و پیوسته تکان بخورند.

گروه کشف کردند که اگر گیاهان دیجیتال اصلا تکان نمی‌خوردند، همه آنها در یک خط مستقیم از یکدیگر متمایل می‌شدند. در مقابل، اگر بیش از حد تکان می‌خوردند، در یک الگوی تصادفی رشد می‌کردند. با این حال، اگر آنها فقط با میزان تصادفی مناسب حرکت می کردند، آفتابگردان ها آن زیگزاگ گویایی را تشکیل می دادند که در گیاهان واقعی، دسترسی زیادی به نور خورشید فراهم می کند. نگوین توضیح داد که به نظر می رسد گیاهان دور می زنند تا دریابند بهترین نور از کجا می آید، سپس در آن جهت رشد می کنند.

او گفت: «وقتی کمی نویز به سیستم اضافه می‌کنید، به گیاه اجازه می‌دهد محیط اطراف خود را کاوش کند و در تنظیماتی قرار بگیرد که به هر گیاه امکان می‌دهد حداکثر نوردهی را پیدا کند. “این اتفاق به این الگوی زیبای زیگزاگی منجر می شود که ما می بینیم.”

در آزمایش‌های آینده، محققان چگونگی رشد آفتابگردان‌ها را در آرایش‌های پیچیده‌تر آزمایش خواهند کرد. مروز، به نوبه خود، خوشحال است که می بیند گیاهان برای حرکت دهنده ها و تکان دهنده هایی که واقعاً هستند، اعتبار می گیرند.

او می‌گوید: «اگر همه ما همزمان با فلس‌های گیاهان زندگی می‌کردیم، می‌توانستید در خیابان راه بروید و حرکت آنها را ببینید. “شاید همه ما گیاهانی را به عنوان حیوان خانگی داشته باشیم.”