2.52: Соняшник - Геліантус однорічний

Last updated
Save as PDF

Page ID: 7052

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Соняшник - це знайома рослина, яка відрізняється тим, що є єдиним широко використовуваним видом сільськогосподарських культур, що виникли в Північній Америці. Хоча корінні американці одомашнили рослину і вибирали для рослин з одиночними головками та більшими насінням, його початкове використання після введення в Європу було головним чином як декоративна рослина в садах. Вперше він став популярним як рослинна рослина в Росії, значною мірою як наслідок указів Східної Православної Церкви щодо обмежень в харчуванні під час Великого посту. Під час Великого посту споживання олії з різних рослин (наприклад, оливкової, пальмової, кунжутної) було заборонено, але соняшник, недавній прихід, не був заборонений, і соняшник став важливою культурою в Росії, будучи джерелом олії під час Великого посту. Зараз це національна квітка як Росії, так і України. На початку 20 століття соняшник повернувся в Північну Америку як культуру, вирощену переважно для його олії як на півночі США, так і в Канаді. У південній півкулі Аргентина є основним виробником соняшнику. Олія з соняшнику використовується як в кулінарії, так і промислово (наприклад, як основа для фарб). Його можна використовувати як замінник дизельного палива безпосередньо або після першого перетворення на біодизель. Після видобутку олії решту насіння можна використовувати для корму для тварин. В дуже обмеженій мірі насіння соняшнику їдять безпосередньо, особливо бейсболісти!

Крупним планом одного соняшника, з яскравими червоно-помаранчевими пелюстками з жовтими кінчиками.

Філогенія

Helianthus - рід з сімейства соняшникових (Asteraceae), одне з найбільших сімейств покритонасінних. Існує приблизно 70 видів, як однорічних, так і багаторічних, причому H. annuus (однорічна) є найважливішим видом культури. Багаторічний вид (H. tuberosus) під назвою топінамбур, зрідка вирощується для його їстівних бульб.

Структура

Фотографія стовбура геліантуса, який позначає епідерміс зовні, судинний пучок, серцевину в центрі та кору, стебло переважно зеленого кольору з фіолетовими судинними пучками — Поперечний переріз стебла соняшнику показує епідерміс (А), кору (D), піт (С) та судинний пучок (B), з великим капелюшком флоемних волокон і здерев'янілими судинами ксилеми та трахіями, забарвленими в червоний колір.

S соняшник - трав'янистий однорічник. Хоча дикі представники зазвичай гіллясті, культивована форма, як правило, не розгалужується і складається з одного стебла, який може бути значно більше 2 м у висоту з єдиною великою головкою, що гальмує виробництво гілок. Стебло виробляє судинний камбій, але не утворює деревину (безперервний циліндр вторинної ксилеми), замість цього він додає до існуючих судинних пучків. Незважаючи на те, що він не виробляє деревини, стебло надзвичайно «деревне», що означає міцний, міцний і стійкий до деформації. Більшість клітин первинної ксилеми та флоеми широко здеревілі і виробляють міцний стовбур, здатний стояти на кілька метрів заввишки і утримувати голову, яка може важити цілих два кілограми або кілька набагато менших головок. Стебло часто більше 5 см в діаметрі, причому більша частина ширини від первинного зростання. Основна маса стебла - піт, а міцність виходить від кільця судинних пучків біля краю стебла.

Фото великого поля соняшників з велосипедом, припаркованим перед ними

Поля зрілих соняшників вражають тим, що всі головки, незалежно від часу доби, звернені в одну сторону, на схід. Навпаки, молодші квіткові головки, перш ніж вони почнуть цвісти, демонструють щоденний рух, відстежуючи сонце зі сходу на захід протягом дня, а потім повертаючись на схід протягом ночі. Контроль руху, ймовірно, передбачає як ендогенний біологічний годинник, так і чуйність на падаюче світло.

Крупним планом центральної мутовки соняшнику, показуючи квітки, розташовані в природній послідовності Фібоначчі — Самі зовнішні «пелюстки» - це променеві квіти, з великими пелюстками, що тягнуться радіально. В середині знаходяться сотні окремих дискових квіток, розташованих по спіралям.

Голови соняшників - гарне місце для спостереження за спіралями, пов'язаними з рослинною архітектурою. Спіралі обертаються як за годинниковою, так і проти годинникової стрілки, очевидні. А кількість спіралей зазвичай відноситься до двох чисел у послідовності Фібоначчі (momath.org/home/fibonacci-numbers-of-sunflower-насіння-спіралі/). Дивіться також наступне посилання, що з'єднує серію Фібоначчі з «золотим кутом», цікавою математичною та художньою концепцією (www.mathsisfun.com/numbers/nature-golden-ratio-fibonacci.html).

Пол і розмноження

Соняшники розмножуються, використовуючи насіння, вироблені в нормальному для покритонасінних рослин. Квітки характерні для сімейства айстрових. «Квітка» - це насправді суцвіття, структура з декількох сотень квіток двох типів: «пелюстки» соняшнику - це променеві квіти, з великою пелюсткою, яка насправді складається з п'яти злитих частин і асиметрично орієнтована, поширюючись на одну сторону квітки. Лучеві квітки часто стерильні, позбавлені як чоловічої, так і жіночої частин. Центральні дискові квітки, що складають основну масу суцвіть, мають набагато менші пелюстки, розташовані в кільце. Вони бісексуальні і мають чітку фенологію (терміни). Для голови в цілому центральні «дискові» квіти дозрівають зовні всередину, тобто перші квіти, які розкриваються, знаходяться зовні. Кожен окремий квітка також має закономірність розвитку. Пильовики дозрівають першими, роблячи пилок доступним для запилювачів, насамперед бджіл. Після того, як пилок є в наявності протягом декількох днів, рильце виштовхує вгору через кільце пильовиків. Самозапилення конкретного квітки саме по собі малоймовірно, якщо квітка не відвідували запилювачі, в такому випадку може ще залишитися рясна пилок. У той час як однорічний H. annuus повинен встановити насіння для розмноження, багаторічна H. tuberosa може розмножуватися за допомогою своїх бульб, які, як і картопля, виробляються на підземних стеблах (кореневищах), які дозволяють рослині поширюватися збоку і є частиною причини того, що H.tuberosa може бути проблемний бур'ян.

Матерія і енергія

Соняшник - це фотосинтетичний автотроф, який використовує фотосинтетичний шлях C 3.

Взаємодії

Соняшник, ймовірно, є класичним випадком в еволюції сільськогосподарських культур. Це «бур'янистий» вид в екологічному сенсі, той, який процвітає в порушених середовищах існування. Через це вона, ймовірно, відвідувала райони, близькі до первісного людського житла. Згодом люди визнали його корисність і почали активно її культивувати і тим самим розвивати як культуру. Аналогічний сценарій може стосуватися і пшениці та інших видів сільськогосподарських культур.

Рослина топінамбура, є багато темно-зеленого листя з грубою, волохатий текстурою, і групи дрібних жовтих квіток — Топінамбур (H.tuberosa) в квітці

Горщик з бульбами — Їстівні бульби (власне кореневища)