ある研究によると、ひまわりの不規則な動きは日光を見つけるのに役立ち、それは植物の行動と潜在的な農業上の利点についての洞察を得ることができると述べています。
アメリカとイスラエルの物理学者たちが最近行った研究で、植物の成長の奇妙な行動の本質を明らかにしました。
多くの人にとって、植物は動かず、やや鈍く見えるかもしれません。しかし、緑の植物は実際にはたくさん動いています。例えば、ひまわり苗が地面から湧き上がるタイムラプス映像を見ると、ただまっすぐに湧き上がりません。代わりにひまわりが成長し、麺類が円を描いて回り、らせん状にねじれ、一般的に非常にゆっくり揺れますが。
現在、CUボルダーのオリッツ・ペレグとテルアビブ大学のヤスミン・メローズが共同で率いる研究者たちは、「循環」とも呼ばれるこの混乱した動きの1つの役割を発見しました。温室実験とコンピュータシミュレーションでは、このグループはヒマワリが循環を利用して周囲の環境で日光パッチを見つけることを示しました。
「多くの人が植物の動きを実際に考慮していません。人間は一般的に間違ったフレームレートで植物を見るからです。」研究の共著者であり、BioFrontiers Instituteとコンピュータサイエンスとの準教授であるペレクの言葉です。
研究チームは8月15日にジャーナルに研究結果を発表しました。 物理レビューX。
今回の研究結果は、いつか農家がより効率的な方法で様々な作物を栽培する新しい戦略を考案するのに役立ちます。
「私たちのチームは、昆虫の群れと他の動物集団の社会的相互作用について多くの研究を行います」 BioFrontiersの上級著者であり、博士後研究者であるChantal Nguyen氏は語った。
「しかし、この研究は特に興味深いのですが、植物でも同様の力学を見ることができるからです。
ダーウィンのキュウリ
グエンは、植物は一般的に動物のように動かず、代わりに時間が経つにつれて別の方向に成長しながら動くと付け加えました。この現象はダーウィンがHMSビーグル号で航海を終えて帰ってからも長い間彼を魅了しました。 歴史的記録によると。
1860年代にダーウィンは当時の移動性を制限するさまざまな病気に苦しんでいましたが、数日間家で植物を観察しました。彼はキュウリや他の植物の種を植えました。 種それから王冠が日々どのように動くかを追跡しました。その結果、地図は粗く無秩序に見えます。
「私はつるの手にとても興味を持っています。 彼は1863年に友人に手紙を書いた。。
面白いか嫌いでも、ダーウィンはなぜ彼のつるのいくつかがねじれているのか説明できませんでした。
これは物理学を専攻したメローズも恥ずかしいミステリーです。 2017年の研究の一つ 彼女に正しい方向を示した。ブエノスアイレス大学が率いる科学者たちは、狭い環境でひまわりの茎を育てました。彼らは植物が自然にそして一貫してジグザグパターンで配置されていることを発見しました。まるでファスナーの歯のようでした。この配置は、植物がグループとして日光へのアクセスを最大化するのに役立ちます。
メローズは、植物の眩しさが植物の成長のこのパターンを促進するエンジンになることができるかどうか疑問に思いました。
「クライミング植物の場合、ねじれ感を支えるサポートを見つけることは明らかです。」植物科学と食料安全保障教授であるメローズ氏は述べた。 「しかし、他の植物の場合、なぜそれが価値があるのかは明らかではありません」
太陽が来る
これを調べるために、彼女と彼女の同僚は1週間のひまわり5個を並べて育てました。それから彼らより先のダーウィンのように、彼らは植物が一週間どのように動くかを地図に表示しました。
次に、NguyenとPelegはひまわり成長のパターンを分析するコンピュータプログラムを開発しました。研究者はまた、コンピュータシミュレーションを使用して、ひまわりがより多く動いたり、より少なく動いたりすると、何が起こるのかを見ることができました。言い換えれば、無秩序に目を覚ますか、ゆっくりと着実なパターンで目を覚ますと言うことです。
グループは、デジタル植物がまったく揺れない限り、すべてが一直線に互いに離れていることを発見しました。逆に、あまりにも揺れていると、ランダムなパターンに成長します。しかし、適切な量のランダム性で動くと、ひまわりはその兆候的なジグザグを形成します。グンウェン氏は、植物が円形を描きながら、一番良い光が来る場所を探し回り、その方向に成長するようだと説明しました。
「システムに少しのノイズを追加すると、植物が周囲を探索し、各植物が最大の光露出を見つけることができる構成で解決することができます」と彼女は言います。 「それは私たちが見るこの素晴らしいジグザグパターンにつながります。」
今後の実験では、研究者はヒマワリがより複雑な配列にどのように成長するかをテストします。メローズは、植物が実際に動く存在であるという功績を認められているのを見てうれしいです。
「私たち全員が植物と同じ時間スケールで住んでいたら、通りを歩いて植物が動いているのを見ることができたでしょう。」彼女は言った。 「たぶん、私たち全員が植物をペットとして育てるかもしれません。」
参考文献：Chantal Nguyen、Imri Dromi、Ahron Kempinski、Gabriella EC Gall、Orit Peleg、Yasmine Merozの「Noisy Circumnutations Facilitate Self-Organized Shade Avoidance in Sunflowers」、2024年8月15日、 物理レビューX。
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.031027
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