1. เฮลิโอโทรปิซึม

คุณสมบัติในการหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะพบได้ในหัวดอกอ่อน และโดยทั่วไปจะหยุดลงเมื่อดอกเริ่มบาน (โดยทั่วไปแล้วดอกทานตะวันที่โตเต็มวัยจะหันหน้าไปทางทิศตะวันออก) ปรากฏการณ์อันน่าทึ่งของดอกไม้ที่ตามดวงอาทิตย์ข้ามท้องฟ้าเรียกว่าเฮลิโอโทรปิซึม

เช่นเดียวกับมนุษย์ พืชก็มีนาฬิกาชีวภาพภายใน ซึ่งเรียกว่าจังหวะนาฬิกาชีวภาพ จังหวะการเต้นของหัวใจของบุคคลก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและเคมีหลายอย่างในร่างกาย ในทำนองเดียวกัน จังหวะการเต้นของหัวใจของพืชทำให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในรอบ 24 ชั่วโมงโดยประมาณได้

2. ดอกทานตะวันเผชิญดวงอาทิตย์ได้อย่างไร?

ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น ดอกทานตะวันสาวจะมองไปทางทิศตะวันออก – มุ่งหน้าสู่พระอาทิตย์ขึ้น เมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตก ดอกไม้ก็หันไปทางทิศตะวันตกด้วย เมื่อพระอาทิตย์ตกดิน ดอกไม้จะกลับสู่ตำแหน่งเดิมทางทิศตะวันออกเพื่อเริ่มวงจรในวันถัดไป

ตามบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ในปี 2016 นักวิจัยเชื่อว่าดอกทานตะวันมีปรากฏการณ์ heliotropism ประเภทนี้ เนื่องจากก้านของพวกมันจะยาวแตกต่างกันในแต่ละช่วงเวลาของวัน

นี่คือสิ่งที่นักวิจัยสังเกตเห็นในระหว่างการศึกษา: เมื่อดวงอาทิตย์เริ่มเคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตกบนท้องฟ้า ก้านดอกทานตะวันด้านตะวันออกจะเติบโตเร็วกว่าฝั่งตะวันตก เนื่องจากการเติบโตที่ไม่สม่ำเสมอทั้งสองด้าน ดอกไม้จึงมีแนวโน้มเอียงไปทางดวงอาทิตย์

ในทำนองเดียวกัน เมื่อดวงอาทิตย์ตกในที่สุด การเจริญเติบโตทางฝั่งตะวันตกของลำต้นจะมากกว่าการเจริญเติบโตทางด้านตะวันออก

เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ น่าสนใจยิ่งขึ้น นักวิจัยยังผูกก้านของพืชเข้ากับส่วนรองรับที่มั่นคงเพื่อไม่ให้เคลื่อนที่ตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ในบางกรณี พวกเขาหันต้นทานตะวันออกห่างจากดวงอาทิตย์ เป็นผลให้นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าพืชเหล่านั้นมีมวลชีวภาพลดลงและพื้นที่ใบน้อยกว่าพืชที่ไม่ถูกรบกวน

การตอบสนองของต้นทานตะวันต่อแสงยังได้รับการทดสอบภายใต้สภาพแสงประดิษฐ์อีกด้วย ตามบทความที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร Science สังเกตว่าพืชเหล่านี้ “สามารถติดตามการเคลื่อนไหวได้อย่างน่าเชื่อถือและกลับมาในเวลากลางคืนเมื่อวันประดิษฐ์ใกล้กับวงจร 24 ชั่วโมง แต่ไม่ใช่เมื่อใกล้กับ 30 ชั่วโมง”

ลำต้นของต้นทานตะวันมีการเจริญเติบโตไม่เท่ากันทั้งสองด้าน เนื่องจากมีสารออกซิน ซึ่งเป็นฮอร์โมนพืชที่กระตุ้นการเจริญเติบโต

3. ดอกทานตะวันที่โตเต็มวัยไม่ได้ติดตามดวงอาทิตย์

อย่างไรก็ตาม เมื่อต้นทานตะวันเจริญเติบโตเต็มที่ มันก็จะมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป ตามที่ผู้เขียนร่วมของการศึกษาวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Science “ในขณะที่การเจริญเติบโตโดยรวมของพืชค่อยๆ ช้าลง จังหวะของนาฬิกาชีวภาพช่วยให้แน่ใจว่าพืชจะตอบสนองต่อแสงแดดอย่างรุนแรงในช่วงเช้ามากกว่าช่วงบ่ายหรือเย็น นี่คือเหตุผลว่าทำไมดอกทานตะวันที่โตเต็มวัยจึงไม่เคลื่อนที่ตามดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน แต่หันหน้าไปทางทิศตะวันออก”

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าดอกทานตะวันติดตามดวงอาทิตย์อย่างไร แต่ตอนนี้ถึงเวลาค้นหาสาเหตุของพฤติกรรมแปลกประหลาดนี้

4. ทำไมดอกทานตะวันถึงหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์?

ส่วนใหญ่เป็นหัวดอกอ่อนที่แสดงลักษณะของเฮลิโอโทรฟิสซึม เนื่องจากดอกที่อายุน้อยกว่าจะมี “กาบ” สีเขียวที่โดยทั่วไปมีลักษณะคล้ายแผงคอ ต้นไม้ยังมีใบไม้อยู่ใต้ดอกไม้ที่หันหน้าไปทางดวงอาทิตย์

เหตุผลที่ชัดเจนสำหรับดอกไม้ที่ตามดวงอาทิตย์ในระยะนี้ก็คือเพื่อเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสงให้สูงสุด

ดอกทานตะวันอ่อนที่มี “ใบประดับ” (เครดิต: iamtripper/Shutterstock)
ดอกทานตะวันแต่ละต้นมีดอกเพียงดอกเดียวบนก้าน ดังนั้นในระหว่างการผสมเกสร พืชจะต้องสังเกตเห็นวิธีการแพร่พันธุ์เพียงอย่างเดียวของพืชโดยแมลงผสมเกสร (แมลงเป็นหลัก) การหันหน้าไปทางทิศตะวันออกอย่างต่อเนื่องยังช่วยให้ดอกร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว

สิ่งนี้ทำให้พวกเขาได้เปรียบในการผสมเกสร เนื่องจากดอกไม้ที่อบอุ่นดึงดูดแมลง ดังนั้น เพื่อประโยชน์ของพืช ดอกไม้จึงหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์เสมอ ดังนั้นแมลงผสมเกสรที่สำคัญเหล่านี้จึงมองเห็นได้ชัดเจนเสมอ

เมื่อนักวิจัยเปรียบเทียบดอกไม้ที่หันหน้าไปทางทิศตะวันออกกับดอกไม้ที่พวกเขาหันหน้าไปทางทิศตะวันตก พวกเขาได้สังเกตอย่างน่าทึ่ง ดอกที่หันไปทางทิศตะวันออกดึงดูดแมลงผสมเกสรได้มากกว่าดอกที่หันไปทางทิศตะวันตกถึงห้าเท่า

ดอกทานตะวันมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในแง่ของการขยายพันธุ์หากหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์

แม้จะเป็นเรื่องน่าขบขันหากดอกไม้ที่สวยงามเหล่านี้ต้องได้รับแสงแดด แต่โอกาสในการสังเคราะห์ด้วยแสงและการรับรู้ของแมลงผสมเกสรก็ดูสมเหตุสมผลกว่าเล็กน้อย