Подсолнечник обыкновенный ( Helianthus annuus ) — вид крупного однолетнего травянистого растения семейства астровых . Подсолнечник обыкновенный собирают ради его съедобных маслянистых семян , которые часто употребляют в пищу в качестве закуски . Их также используют в производстве растительного масла, в качестве корма для скота, в качестве корма для птиц и в качестве насаждений в домашних садах для эстетики. Дикие растения известны своими многочисленными цветочными головками, тогда как домашний подсолнечник часто имеет одну большую цветочную головку на вершине неразветвленного стебля.
Растение имеет прямой грубоволосистый стебель, достигающий типичной высоты 3 метра (10 футов). Самый высокий зарегистрированный подсолнечник достигал 9,17 м (30 футов 1 дюйм). [3] Листья подсолнечника широкие, грубозубчатые, грубые и в основном очередные; те, что находятся ближе к основанию, самые большие и обычно имеют форму сердца . [4]
Растение цветет летом. То, что часто называют « цветком » подсолнечника, на самом деле является «цветочной головкой» ( pseudanthium ), шириной 7,5–12,5 сантиметров (3–5 дюймов) [4] , состоящей из многочисленных мелких отдельных пятилепестковых цветков (« цветочков »). Внешние цветы, напоминающие лепестки, называются лучевыми цветами . Каждый «лепесток» состоит из язычка, состоящего из сросшихся лепестков асимметричного лучевого цветка. Они бесплодны и могут быть желтыми, красными, оранжевыми или других цветов. Спирально расположенные цветы в центре головки называются дисковыми цветами . Они созревают в плоды («семена» подсолнечника).
Подсолнечник луговой ( H. petiolaris ) внешне похож на дикий подсолнечник обыкновенный; чешуйки в его центральном диске заканчиваются белыми волосками. [4]
Распространенное заблуждение заключается в том, что цветущие головки подсолнечника следуют за Солнцем по небу. Хотя незрелые цветочные почки демонстрируют такое поведение, зрелые цветущие головки указывают в фиксированном (и обычно восточном) направлении в течение всего дня. [5] [6] Это старое заблуждение было оспорено в 1597 году английским ботаником Джоном Джерардом , который выращивал подсолнечники в своем знаменитом травяном саду: «[некоторые] сообщали, что он поворачивается вместе с Солнцем, чего я никогда не мог наблюдать, хотя я пытался выяснить правду об этом». [7] Равномерное выравнивание головок подсолнечника на поле может создать у некоторых людей ложное впечатление, что цветы следуют за Солнцем.
Это выравнивание является результатом гелиотропизма на более ранней стадии развития, стадии молодого цветка, до полного созревания цветочных головок ( цветение ). [8] Молодые подсолнухи ориентируются по направлению к солнцу. На рассвете головка цветка обращена на восток и движется на запад в течение дня. Когда подсолнухи достигают полной зрелости, они больше не следуют за солнцем и постоянно обращены на восток. Молодые цветы переориентируются ночью, чтобы быть обращенными на восток в ожидании утра. Их гелиотропное движение является циркадным ритмом, синхронизированным солнцем, который продолжается, если солнце исчезает в пасмурные дни или если растения перемещаются в место постоянного освещения. [9] Они способны регулировать свой циркадный ритм в ответ на синий свет, излучаемый источником света. [9] Если растение подсолнечника на стадии бутона повернуть на 180°, бутон будет отворачиваться от солнца в течение нескольких дней, так как повторная синхронизация с солнцем занимает время. [10]
Когда рост цветоноса прекращается и цветок созревает, гелиотропизм также прекращается, и с этого момента цветок обращен на восток. Такая ориентация на восток обеспечивает быстрое нагревание по утрам и, как следствие, увеличение посещений опылителями. [9] У подсолнечников нет подушки под соцветием . Подушка — это гибкий сегмент в черешках листьев (черешках) некоторых видов растений, который функционирует как «сустав». Он осуществляет движение листьев за счет обратимых изменений тургорного давления, которое происходит без роста. Закрывающиеся листья чувствительного растения являются хорошим примером обратимого движения листьев через подушки.
Обычно каждый цветок ориентирован по отношению к следующему примерно на золотой угол , 137,5°, создавая узор взаимосвязанных спиралей , где число левых спиралей и число правых спиралей являются последовательными числами Фибоначчи . Обычно в одном направлении имеется 34 спирали, а в другом — 55; однако в очень большой головке подсолнечника может быть 89 в одном направлении и 144 в другом. [11] [12] [13] Этот узор обеспечивает наиболее эффективную упаковку семян, математически возможную внутри головки цветка. [14] [15] [16]
Модель расположения цветков в головке подсолнечника была предложена Х. Фогелем в 1979 году. [17] Она выражается в полярных координатах
где θ — угол, r — радиус или расстояние от центра, n — индекс цветка, а c — постоянный масштабный коэффициент. Это форма спирали Ферма . Угол 137,5° связан с золотым сечением (55/144 кругового угла, где 55 и 144 — числа Фибоначчи) и дает плотную упаковку цветков. Эта модель использовалась для создания компьютерных изображений подсолнухов. [18]
Геном подсолнечника диплоиден с базовым числом хромосом 17 и предполагаемым размером генома 2871–3189 миллионов пар оснований . [19] [20] Некоторые источники утверждают, что его истинный размер составляет около 3,5 миллиардов пар оснований (немного больше, чем у человеческого генома ). [21 ]
В биномиальном названии Helianthus annuus название рода происходит от греческого ἥλιος : hḗlios 'солнце' и ἄνθος : ánthos 'цветок'. Видовое название annuus означает 'ежегодный' на латыни.
Растение было впервые одомашнено в Америке. Семена подсолнечника были завезены в Европу из Америки в XVI веке, где вместе с подсолнечным маслом они стали широко распространенным кулинарным ингредиентом. Со временем основная часть промышленного производства переместилась в Восточную Европу, и (по состоянию на 2020 год [обновлять]) Россия и Украина вместе производят более половины мирового производства семян.
Подсолнечники лучше всего растут на плодородной, влажной, хорошо дренированной почве с тяжелой мульчей . Они часто появляются на сухих открытых участках и предгорьях. [4] Вне выращивания обыкновенный подсолнечник встречается на влажных глинистых почвах в районах с климатом, похожим на Техас. Напротив, родственные ему Helianthus debilis и Helianthus petiolaris встречаются на более сухих, песчаных почвах. [22]
Точный ареал обитания определить сложно. Согласно Plants of the World Online (POWO), он произрастает в Аризоне, Калифорнии и Неваде в современных Соединенных Штатах и во всех частях Мексики, за исключением побережья Мексиканского залива и юго-востока. [23] Хотя и не приводит много подробностей, Missouri Botanical Garden Plant Finder также указывает его как произрастающий на западе Соединенных Штатов и в Канаде. [24] Информация, опубликованная Biota of North America Program (BONAP), в значительной степени согласуется с этим, показывая, что подсолнечник обыкновенный произрастает в штатах к западу от Миссисипи, хотя также указан как вредоносный сорняк в Айове, Миннесоте и Техасе. [25] Независимо от его первоначального ареала, теперь его можно найти практически в любой части мира, которая не является тропической, пустынной или тундровой. [23]
Одной из главных угроз, с которой сегодня сталкиваются подсолнечники, является Fusarium , нитевидный грибок, который в основном встречается в почве и растениях. Это патоген, который на протяжении многих лет вызывал все большее количество повреждений и потерь урожая подсолнечника, некоторые из которых достигали 80% поврежденных посевов. [26]
Ложная мучнистая роса — еще одно заболевание, которому подвержены подсолнечники. Его восприимчивость к ложной мучнистой росе особенно высока из-за способа роста и развития подсолнечника. Семена подсолнечника обычно высаживают на глубину всего лишь одного дюйма в землю. Когда такая мелкая посадка производится во влажную и мокрую землю или почву, это увеличивает вероятность таких заболеваний, как ложная мучнистая роса.
Еще одной серьезной угрозой для посевов подсолнечника является заразиха — паразит, поражающий корни подсолнечника и наносящий значительный ущерб посевам подсолнечника, достигающий 100%. [27]
При коммерческой посадке семена высаживают на глубину 45 см ( 1+1 ⁄ 2 фута) друг от друга и глубиной 2,5 см (1 дюйм).
Подсолнечник обыкновенный был одним из нескольких растений, выращиваемых коренными американцами в доисторической Северной Америке как часть Восточного сельскохозяйственного комплекса , который также включал кукурузу, бобы, тыкву и множество других культур. [28] Хотя было общепризнано, что подсолнечник был впервые одомашнен на территории нынешнего юго-востока США, примерно 5000 лет назад, [29] есть доказательства того, что он был впервые одомашнен в Мексике [30] около 2600 г. до н. э. Эти культуры были найдены в Табаско, Мексика , на месте раскопок Сан-Андрес. Самые ранние известные примеры полностью одомашненного подсолнечника в США были найдены в Теннесси и датируются примерно 2300 г. до н. э. [31] Другие очень ранние примеры происходят из мест скальных убежищ в Восточном Кентукки. [32] Многие коренные американские народы использовали подсолнечник как символ своего солнечного божества , включая ацтеков и отоми в Мексике и инков в Южной Америке. В 1510 году первые испанские исследователи обнаружили подсолнечник в Америке и привезли его семена в Европу. [33] Из четырех растений, которые, как известно, были одомашнены в восточной части Северной Америки [34] и стали важными сельскохозяйственными товарами, подсолнечник в настоящее время является наиболее важным с экономической точки зрения.
Исследование филогеографических связей и демографических моделей популяции подсолнечников показало, что ранее культивируемые подсолнечники образуют кладу из диких популяций Великих равнин , что указывает на то, что в центральной части Северной Америки произошло единое событие одомашнивания. После происхождения культивируемого подсолнечника он мог пройти через значительные узкие места, датируемые примерно 5000 лет назад. [35]
В XVI веке первые сорта сельскохозяйственных культур были привезены из Америки в Европу исследователями. [36] Домашние семена подсолнечника были найдены в Мексике, датируемые 2100 годом до н. э. Коренные американцы выращивали подсолнечник как культуру от Мексики до Южной Канады. [36] Затем они были завезены в Российскую империю , где находились масличные культиваторы, а цветы были выведены и выращены в промышленных масштабах. Российская империя вновь ввела этот процесс выращивания масличных культур в Северной Америке в середине XX века; Северная Америка начала свою коммерческую эру производства и разведения подсолнечника. [9] Новые сорта Helianthus spp. начали становиться все более заметными в новых географических районах. В XVIII веке использование подсолнечного масла стало очень популярным в России, особенно среди членов Русской православной церкви , потому что во время Великого поста разрешалось употреблять только растительные жиры , согласно традициям поста . [37] В начале 19 века он был впервые коммерциализирован в селе Алексеевка Воронежской губернии купцом Даниилом Бокаревым, который разработал технологию, подходящую для его крупномасштабной добычи, и быстро распространился. С тех пор на гербе города есть изображение подсолнуха.
В 2020 году мировое производство семян подсолнечника составило 50 миллионов тонн, лидерами стали Россия и Украина , на долю которых пришлось 53% от общего объема.
Исследователи проанализировали влияние различных азотных удобрений на рост подсолнечника. Было обнаружено, что нитрат аммония обеспечивает лучшее усвоение азота, чем мочевина , которая показала лучшие результаты в низкотемпературных зонах. [39]
При выращивании подсолнечника обычно используется севооборот , часто со злаками , соей или рапсом . [40] Это сокращает периоды простоя и увеличивает общее производство подсолнечника и прибыльность. [41] [42]
На сегодняшнем рынке большинство семян подсолнечника, поставляемых или выращиваемых фермерами, являются гибридами. Гибриды или гибридизированные подсолнечники производятся путем скрещивания различных типов и видов, например, культурных подсолнечников с дикими видами. Таким образом, получаются новые генетические рекомбинации, в конечном итоге приводящие к производству новых гибридных видов. Эти гибридные виды, как правило, обладают более высокой приспособленностью и несут свойства или характеристики, которые ищут фермеры, такие как устойчивость к патогенам. [26]
Гибрид Helianthus annuus dwarf2 не содержит гормон гиббереллин и не проявляет гелиотропного поведения. Растения, обработанные внешним применением гормона, демонстрируют временное восстановление моделей роста удлинения. Эта модель роста уменьшилась на 35% через 7–14 дней после последней обработки. [9]
Гибридные мужские стерильные и мужские фертильные цветы, которые демонстрируют гетерогенность, имеют низкий перекрестный контроль посещений медоносных пчел. Сенсорные сигналы, такие как запах пыльцы, диаметр семенной головки и высота, могут влиять на посещение опылителями опылителей, которые демонстрируют модели поведения постоянства. [43]
Подсолнухи выращиваются как декоративные растения в домашних условиях. Поскольку их легко выращивать и они дают великолепные результаты на любой хорошей влажной почве на полном солнце, они являются любимым объектом для детей. Большое количество сортов, различных по размеру и цвету, теперь доступны для выращивания из семян. Ниже приведены сорта подсолнечника (те, которые отмечены agm , получили премию Королевского садоводческого общества за заслуги в садоводстве ): - [44]
«Цельные семена» (плоды) подсолнечника продаются как закуска, сырые или после обжарки в духовке, с добавлением соли и/или приправ или без них. Семена подсолнечника можно перерабатывать в альтернативу арахисовому маслу, подсолнечное масло . Его также продают как корм для птиц и можно использовать непосредственно в кулинарии и салатах. Коренные американцы в прошлом использовали подсолнечник по-разному, например, в хлебе, медицинских мазях, красителях и красках для тела. [57]
Подсолнечное масло, извлеченное из семян, используется для приготовления пищи , в качестве базового масла и для производства маргарина и биодизеля , так как оно дешевле оливкового масла . Существует ряд сортов подсолнечника с различным составом жирных кислот; некоторые «высокоолеиновые» типы содержат более высокий уровень мононенасыщенных жиров в своем масле, чем даже оливковое масло. Масло также иногда используется в мыле. [58] После Первой мировой войны , во время Гражданской войны в России , люди на Украине использовали подсолнечное масло в лампах в качестве замены керосину из -за его дефицита. Свет от такой лампы описывался как «жалкий» и «дымный». [59]
Жмых, остающийся после переработки семян на масло, используется в качестве корма для скота. [60] Шелуха, получаемая в результате шелушения семян перед извлечением масла, также может быть скармливаема домашним животным. [61] Некоторые недавно выведенные сорта имеют поникшие головки. Эти сорта менее привлекательны для садоводов, выращивающих цветы как декоративные растения , но нравятся фермерам, поскольку они уменьшают ущерб от птиц и потери от некоторых болезней растений . Подсолнечники также производят латекс и являются предметом экспериментов по улучшению их пригодности в качестве альтернативной культуры для производства гипоаллергенного каучука.
Традиционно несколько групп коренных американцев сажали подсолнечник на северных краях своих садов как «четвертую сестру» более известной комбинации трех сестер : кукурузы , фасоли и тыквы . [62] Однолетние виды часто сажают из-за их аллелопатических свойств. [63] Коренные американцы также использовали его для укладки волос. [58] Среди народа зуни свежий или сушеный корень жуется знахарем, прежде чем высосать яд из укуса змеи и наложить припарку на рану. [64] Эта сложная припарка из корня с большой церемонией накладывается на укусы гремучей змеи. [65]
Однако для коммерческих фермеров, выращивающих другие товарные культуры, дикий подсолнечник часто считается сорняком. Особенно на Среднем Западе США, дикие (многолетние) виды часто встречаются на полях кукурузы и сои и могут снижать урожайность. Снижение урожайности можно объяснить выработкой фенольных соединений, которые используются для снижения конкуренции за питательные вещества в бедных питательными веществами районах выращивания обычного подсолнечника. [66]
Helianthus annuus может использоваться в фиторемедиации для извлечения загрязняющих веществ из почвы, таких как свинец и другие тяжелые металлы, такие как кадмий , цинк , цезий , стронций и уран . Процесс фиторемедиации начинается с поглощения тяжелых металлов корнями, которые постепенно накапливаются в других областях, таких как побеги и листья. [67] Helianthus annuus также может использоваться в ризофильтрации для нейтрализации радионуклидов , таких как цезий-137 и стронций-90 из пруда после катастрофы на Чернобыльской АЭС . [68] Похожая кампания была развернута в ответ на ядерную катастрофу на Фукусиме-1 . [69] [70] [71]
Согласно мифологии ирокезов , первые подсолнухи выросли из ног Земляной Женщины после того, как она умерла, рожая сыновей -близнецов , Саплинга и Флинта . [72]
Народ зуни использует цветы в церемониальных целях для антропного поклонения. [73] Подсолнухам также поклонялись инки, поскольку они считали его символом Солнца. [74]
Истории о Клитии, нимфе , отвергнутой своим бывшим возлюбленным Гелиосом, заканчиваются тем, что она превращается в то, что можно перевести как подсолнечник. Однако растение в греческой мифологии может быть «частично бледным, частично красным и очень похожим на фиалку». Описанное растение также проявляет гелиотропизм , поворачиваясь лицом к солнцу. Это растение может быть видом в роду гелиотроп ( Heliotropium ). [75] Однако реже его идентифицируют как обыкновенные бархатцы ( Calendula officinalis ). [76]
В XIX веке считалось, что растущие поблизости растения этого вида защитят дом от малярии. [58] Цветы являются темой серии натюрмортов Винсента Ван Гога « Подсолнухи».
В июле 2015 года жизнеспособные семена были получены с поля, где годом ранее разбился рейс 17 Malaysia Airlines , и были выращены в память о 15 погибших голландцах из Хилверсюма . [77] Ранее в том же году главный корреспондент Fairfax Пол МакГоу и фотограф Кейт Джерати собрали 1,5 кг семян подсолнечника с места крушения для семей и друзей 38 австралийских жертв, которые хотели подарить им трогательный символ надежды. [78]
13 мая 2021 года во время конкурса национальных костюмов конкурса красоты «Мисс Вселенная 2020» мисс Доминиканская Республика Кимберли Хименес была одета в костюм «Богини подсолнухов», покрытый золотыми и желтыми стразами [79] , а также в костюм, включающий несколько настоящих подсолнухов, нашитых на ткань.
Подсолнечник является национальным цветком Украины . [80] Украинцы использовали подсолнечник в качестве основного источника растительного масла вместо масла или сала, запрещенных Православной церковью во время Великого поста . Их также высаживали в качестве биологической очистки в Чернобыле . В июне 1996 года американские, российские и украинские официальные лица посадили подсолнечник на ракетной базе в Первомайске , где раньше размещалось советское ядерное оружие . [71] Во время российского вторжения в Украину в социальных сетях широко распространялось видео, на котором украинская женщина противостояла российскому солдату, говоря последнему: «Возьми эти семена и положи их в карманы, чтобы, по крайней мере, подсолнухи выросли, когда вы все здесь ляжете». [81] С тех пор подсолнух стал всемирным символом сопротивления, единства и надежды. [82]
Подсолнечник также является государственным цветком американского штата Канзас [4] [80] и одним из городских цветов Китакюсю , Япония.
В конце 19 века цветок использовался как символ эстетического движения .
Подсолнух был выбран в качестве символа Церкви спиритуалистов по многим причинам, но в основном из-за (ложного) убеждения, что цветы поворачиваются к солнцу, как «Спиритуализм поворачивается к свету истины». Современные спиритуалисты часто имеют предметы искусства или ювелирные изделия с изображением подсолнуха. [83]
Подсолнух часто используется как символ зеленой идеологии . Цветок также является символом Веганского общества .
Подсолнух является символом Движения подсолнухов — массового протеста 2014 года на Тайване .
Скрытый символ инвалидности «Подсолнух» впервые был использован как видимый символ (обычно носится на шнурке) в мае 2016 года в лондонском аэропорту Гатвик . С тех пор он стал общепринятым по всей Великобритании и в Содружестве в целом. [84]
люди ошибочно полагают, что головки цветков культурного подсолнечника (Helianthus annuus) следуют за солнцем... Незрелые головки цветков подсолнечника действительно демонстрируют отслеживание Солнца, и в солнечные дни бутоны будут следовать за солнцем по небу с востока на запад... Однако по мере созревания и цветения цветочного бутона стебель становится жестким, и головка цветка фиксируется, обращенная в восточном направлении.
Эффективность упаковки Фибоначчи.
В большинстве стран подсолнечник обычно рекомендуется выращивать с севооборотом 3–4 года, как правило, вместе со злаковыми культурами (например, пшеницей, ячменем, кукурузой и сорго), соей, рапсом и зернобобовыми культурами.
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )