Heliotropizm

Stokrotki po otwarciu się rano zwracają się w stronę słońca i podążają za nim przez cały dzień.

Heliotropizm – forma tropizmu polegająca na ruchu rośliny w odpowiedzi na położenie słońca.

Historia

Już starożytni Grecy zaobserwowali, że niektóre rośliny poruszają się w kierunku słońca, chociaż stanowiska filozofów były podzielone: Anaksagoras i Empedokles przyjmowali, że rośliny są wrażliwe i zdolne do ruchu, Platon wierzył we wrażliwość roślin, jednak odrzucał ideę ruchu, a Arystoteles twierdził, że rośliny są całkowicie bierne i niewrażliwe, co miało odróżniać je od zwierząt. Zaobserwowanemu zjawisku ruchu roślin w stronę słońca zawdzięcza swoją nazwę heliotrop (z gr. helios – „Słońce” oraz tropein – „obracać się”). Opierając się na rozumowaniu Arystotelesa, Teofrast również uznał rośliny za bierne, a w swoich pismach botanicznych opisał podążanie roślin za słońcem, przyjmując jako aktywator działanie słońca, które miało usuwać płyn z oświetlonej strony rośliny. To proste wyjaśnienie fototropizmu przetrwało do XVII wieku.

W okresie renesansu Giambattista della Porta badał reakcje ruchowe sadzonek ogorków i stwierdził, że fototropizm to „radosna” reakcja na słońce i takie samo naturalne prawo, określane przez niego „sympatią”, które przyciąga żelazo do magnesów i kury do jaj. Jego podejście mogło zapoczątkować debatę na temat wrażliwości roślin.

Karol Darwin w swoich badaniach używał terminu heliotropizm na określenie kierunkowego wzrostu i wyginania się roślin w stronę światła. Choć sam termin nie został przez niego ukuty – jego znaczenie dla fizjologii roślin zdefiniował i spopularyzował w 1832 roku Augustin Pyramus de Candolle – to Darwin szczegółowo opisał te reakcje w swojej opublikowanej w 1880 roku pracy The Power of Movement in Plants (pol. O zdolności ruchu u roślin). Z czasem nauka odeszła od szerokiego rozumienia tego pojęcia. W 1892 roku Friedrich Oltmanns wyodrębnił z niego fototropizm (kierunkowy wzrost), podczas gdy współczesna biologia rezerwuje miano heliotropizmu wyłącznie dla cyklicznego, dobowego podążania roślin za tarczą słoneczną (tzw. solar tracking).

Podział

Podział heliotropizmu ze względu na kierunek:

• ustawienie w stronę słońca (heliotropizm dodatni),
• ustawienie w stronę przeciwną od słońca (heliotropizm ujemny).

Ze względu na ustawienie roślin do promieni słonecznych:

• równolegle (paraheliotropizm),
• prostopadle (diaheliotropizm).

Ze względu na okres:

• śledzenie słońca w ciągu dnia (heliotropizm dobowy),
• względnie stałe śledzenie słońca (heliotropizm sezonowy).

Ze względu na orientację:

• poziomo (heliotropizm poziomy),
• pionowo (heliotropizm pionowy).

Typy

Heliotropizm może występować u organów wegetatywnych (głównie liści) oraz organów generatywnych (kwiatów i kwiatostanów).

Kwiaty i kwiatostany

Zaproponowano trzy hipotezy wyjaśniające obecność heliotropizmu w kwiatach. Pierwsza zakłada, że heliotropizm przyczynia się do większej liczby zapylaczy, co znalazło potwierdzenie w badaniach, jednak przyczyna jest niejasna, choć przyjmuje się, że może na to wpływać wyższa temperatura. Druga hipoteza zakłada, że wzrost temperatury wewnętrznej sprzyja rozwojowi nasion, wspiera kiełkowanie i wzrost łagiewki pyłkowej. Trzecia hipoteza, powstała na podstawie badań w regionach tropikalnych, zakłada, że kwiaty przyjmują pozycję, która pomaga uniknąć przegrzania, co również przyczynia się do większej liczby zapylaczy.

Do 2018 roku opisano 96 gatunków roślin z kilku rodzin, które wykazują heliotropizm kwiatowy lub kwiatostanowy.

Przykładem mogą być kwiaty Ranunculus adoneus podążające za ruchem słońca od wczesnego rana do południa, ustawiając się równolegle do promieni słonecznych, dzięki czemu osiągają średnią temperaturę wewnętrzną kilka stopni Celsjusza powyżej temperatury otoczenia. Takie samo zjawisko występuje u jaskra górskiego, jaskra alpejskiego, sasanki alpejskiej, rutewnika jaskrowatego czy złocieńca alpejskiego.

Słoneczniki w pełnym rozkwicie nie są heliotropowe, więc nie podążają za słońcem. Kwiatostany przez cały dzień skierowane są na wschód, więc po południu zachodzące słońce znajduje się za nimi.

Powszechnym błędnym przekonaniem jest, że koszyczki słonecznika podążają za słońcem po niebie przez cały cykl życia. Jednorodne ustawienie kwiatów jest wynikiem heliotropizmu we wcześniejszej fazie rozwoju, fazie pąkowania, przed rozwinięciem się koszyczków kwiatowych. Pąk wierzchołkowy rośliny podąża za słońcem w ciągu dnia ze wschodu na zachód, a następnie szybko przesuwa się z zachodu na wschód w nocy w wyniku działania zegara biologicznego rośliny. Pąki są heliotropowe do końca fazy pąkowania, którą kończą zwrócone na wschód. Kwiat słonecznika zachowuje ostateczną orientację pąka, dzięki czemu dojrzały kwiat jest zwrócony na wschód.

Liście

Przykładem heliotropizmu jest soja warzywna, której liście wykonują ruchy heliotropiczne w ciągu dnia, ustawiając się prostopadle do promieni słonecznych, aby zwiększyć fotosyntezę. W warunkach silnego nasłonecznienia mogą również zmieniać orientację, ograniczając przegrzewanie. Liście bawełny śledzą ruch słońca od wschodu do zachodu, zwiększając ilość pochłanianego światła.