Подсолнечник обыкновенный ( Helianthus annuus ) — вид крупного однолетнего разнотравья рода Helianthus . Его обычно выращивают из-за съедобных маслянистых семян . Помимо производства кулинарного масла , его также используют в качестве корма для скота (в качестве корма или силоса ), в качестве корма для птиц , в некоторых промышленных целях и в качестве декоративного украшения в домашних садах. Дикий H. annuus — широко разветвленное однолетнее растение с множеством цветочных головок. Однако домашний подсолнечник часто имеет только одно большое соцветие (цветочную головку) на неразветвленном стебле.
Helianthus annuus (подсолнечник обыкновенный) относятся к категории двудольных , что отличает их от однодольных. Как двудольные растения, подсолнечники обладают зародышами с двумя жилками, известными как семядоли , — характерной особенностью, которая отличает их от других. Жилки на их листьях имеют сетчатый рисунок, в отличие от однодольных, у которых обычно жилки параллельны.
В биномиальном названии Helianthus annuus название рода происходит от греческого ἥλιος: hḗlios «солнце» и ἄνθος: anthos «цветок». Видовое название annuus на латыни означает «ежегодный».
Растение было впервые одомашнено в Америке . Семена подсолнечника были завезены в Европу из Америки в 16 веке, где наряду 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.
Растение имеет прямостоячий грубоволосистый стебель, типичная высота которого составляет 3 метра (10 футов). Самый высокий подсолнечник в истории достиг 9,17 м (30 футов 1 дюйм). [3] Листья подсолнечника широкие, с крупными зубцами, шероховатые, преимущественно очередные; те, что находятся внизу, самые крупные и обычно имеют форму сердца . [4]
Растение цветет летом. То, что часто называют « цветком » подсолнечника, на самом деле представляет собой «цветочную головку» ( псевдантиум ) шириной 7,5–12,5 см (3–5 дюймов), [4] состоящую из множества маленьких отдельных пятилепестковых цветков (« цветков »). . Внешние цветки, напоминающие лепестки, называются лучевыми . Каждый «лепесток» состоит из язычка , составленного из сросшихся лепестков асимметричного лучевого цветка. Они сексуально стерильны и могут быть желтого, красного, оранжевого или другого цвета. Цветки, расположенные по спирали в центре головки, называются дисковыми . Из них созревают плоды («семена» подсолнечника).
Подсолнечник прерийный ( H. petiolaris ) внешне похож на дикий подсолнечник обыкновенный; чешуйки центрального диска покрыты белыми волосками. [4]
Распространенное заблуждение состоит в том, что цветущие головки подсолнечника следуют за Солнцем по небу. Хотя незрелые цветочные бутоны демонстрируют такое поведение, зрелые цветущие головки в течение дня направлены в фиксированном (обычно восточном) направлении. [5] [6] Это старое заблуждение было оспорено в 1597 году английским ботаником Джоном Джерардом , который выращивал подсолнухи в своем знаменитом травяном саду: «[некоторые] сообщали, что он вращается вместе с Солнцем, чего я никогда не мог наблюдать, хотя Я пытался выяснить правду об этом». [7] Равномерное расположение головок подсолнечника на поле может создать у некоторых людей ложное впечатление, что цветы отслеживают движение Солнца.
Такое выравнивание является результатом гелиотропизма на более ранней стадии развития, стадии молодого цветка, до полной зрелости цветочных головок ( цветков ). [8] Молодые подсолнухи ориентируются по направлению солнца. На рассвете головка цветка обращена на восток и в течение дня движется на запад. Когда подсолнухи достигают полной зрелости, они больше не следуют за солнцем и постоянно смотрят на восток. Молодые цветы за ночь меняют ориентацию лицом на восток в ожидании утра. Их гелиотропное движение представляет собой циркадный ритм, синхронизированный с солнцем, который продолжается, если солнце исчезает в пасмурные дни или если растения переводятся на постоянный свет. [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, поскольку ресинхронизация с солнцем требует времени. [10]
Когда рост цветоноса прекращается и цветок становится зрелым, гелиотропизм также прекращается, и с этого момента цветок смотрит на восток. Такая ориентация на восток способствует быстрому потеплению по утрам и, как следствие, увеличению посещений опылителей. [9] Подсолнухи не имеют пульвинуса под соцветием . Пульвинус — это гибкий сегмент стеблей листьев (черешков) некоторых видов растений, выполняющий функцию «сустава». Он осуществляет движение листа за счет обратимого изменения тургорного давления, которое происходит без роста. Закрывающиеся листья чувствительного растения являются хорошим примером обратимого движения листьев через пульвинулы.
Обычно каждый цветочек ориентирован по отношению к следующему примерно под золотым углом 137,5°, образуя узор из соединяющихся спиралей , где количество левых спиралей и количество правых спиралей являются последовательными числами Фибоначчи . Обычно в одном направлении имеется 34 спирали, в другом — 55; однако в очень большом кочане подсолнечника их может быть 89 в одном направлении и 144 в другом. [11] [12] [13] Этот образец обеспечивает наиболее эффективную математически возможную упаковку семян внутри цветочной головки. [14] [15] [16]
Модель расположения цветков на головке подсолнечника была предложена Х. Фогелем в 1979 г. [17] Она выражена в полярных координатах.
где θ — угол, r — радиус или расстояние от центра, n — порядковый номер 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 обеспечивает плотную упаковку цветков. Эта модель использовалась для создания компьютерных изображений подсолнухов. [18]
Геном подсолнечника диплоидный , 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 геном человека ). [21]
Растение было впервые одомашнено в Америке . Подсолнухи лучше всего растут на плодородной, влажной, хорошо дренированной почве с тяжелой мульчей . Они часто появляются на сухих открытых участках и в предгорьях. [4] За пределами выращивания подсолнечник обыкновенный встречается на влажных глинистых почвах в районах с климатом, близким к Техасу. Напротив, родственные Helianthus debilis и Helianthus petiolaris встречаются на более сухих и песчаных почвах. [22]
Точный природный ареал определить сложно. По данным Plants of the World Online (POWO), он произрастает в Аризоне, Калифорнии и Неваде на территории современных Соединенных Штатов, а также во всех частях Мексики, кроме побережья Мексиканского залива и юго-востока. [23] Хотя это и не дает столь подробной информации, в системе поиска растений ботанического сада Миссури он также указан как родной для западной части Соединенных Штатов и Канады. [24] Информация, опубликованная Программой «Биота Северной Америки» (BONAP), в значительной степени согласуется с этим, показывая, что подсолнечник обыкновенный является родным для штатов к западу от Миссисипи, хотя также внесен в список ядовитых сорняков в Айове, Миннесоте и Техасе. [25] Независимо от первоначального ареала, сейчас его можно найти почти в любой части мира, за исключением тропических, пустынных или тундровых зон. [23]
Одной из основных угроз, с которыми сегодня сталкиваются подсолнечники, является фузариоз , нитчатый гриб, который встречается в основном в почве и растениях. Это патоген, который с годами стал причиной все большего ущерба и потерь посевов подсолнечника, некоторые из которых достигают 80% поврежденных посевов. [26]
Ложная мучнистая роса – еще одно заболевание, которому подвержены подсолнечники. Восприимчивость к ложной мучнистой росе особенно высока из-за особенностей роста и развития подсолнечника. Семена подсолнечника обычно сажают в землю на глубину всего дюйм. Когда такая неглубокая посадка производится во влажную и мокрую землю или почву, это увеличивает вероятность возникновения таких заболеваний, как ложная мучнистая роса.
Еще одной серьезной угрозой для посевов подсолнечника является заразиха , паразит, который поражает корни подсолнечника и наносит значительный ущерб посевам подсолнечника, достигающий 100%. [27]
При коммерческом посеве семена высаживают на расстоянии 45 см ( 1+На расстоянии 1 ⁄ фута друг от друга и на глубине 2,5 см (1 дюйм).
Подсолнечник обыкновенный был одним из нескольких растений, культивируемых коренными американцами в доисторической Северной Америке в рамках Восточного сельскохозяйственного комплекса . Хотя было общепринято, что подсолнечник был впервые одомашнен на территории нынешней юго-восточной части США, примерно 5000 лет назад, [28] есть свидетельства того, что он был впервые одомашнен в Мексике [29] около 2600 г. до н.э. Эти культуры были найдены в Табаско, Мексика , на месте раскопок Сан-Андрес. Самые ранние известные в США образцы полностью одомашненного подсолнечника были найдены в Теннесси и датируются примерно 2300 годом до нашей эры. [30] Другие очень ранние примеры происходят из каменных укрытий в Восточном Кентукки. [31] Многие коренные народы Америки использовали подсолнечник как символ своего солнечного божества , в том числе ацтеки и отоми в Мексике и инки в Южной Америке. В 1510 году первые испанские исследователи обнаружили подсолнечник в Америке и привезли его семена обратно в Европу. [32] Из четырех растений, которые, как известно, были одомашнены в восточной части Северной Америки [33] и стали важным сельскохозяйственным товаром, подсолнечник в настоящее время является наиболее экономически важным.
Исследование филогеографических связей и популяционно-демографических моделей подсолнечника показало, что ранее культивируемые подсолнечники образуют кладу из диких популяций Великих равнин , что указывает на то, что в центральной части Северной Америки произошло единственное событие одомашнивания. После происхождения культивируемого подсолнечника, возможно, он столкнулся с серьезными узкими местами, возникшими примерно 5000 лет назад. [34]
В 16 веке первые сельскохозяйственные породы были завезены исследователями из Америки в Европу . [35] Домашние семена подсолнечника были найдены в Мексике и датируются 2100 годом до нашей эры. Коренные американцы выращивали подсолнечник как культуру от Мексики до Южной Канады. [35] Затем они были завезены в Российскую империю , где располагались культиваторы масличных культур, а цветы разрабатывались и выращивались в промышленных масштабах. Российская империя вновь представила этот процесс выращивания масличных культур в Северной Америке в середине 20 века; В Северной Америке началась коммерческая эра производства и селекции подсолнечника. [9] Новые породы Helianthus spp. стали становиться все более заметными в новых географических регионах. В XVIII веке использование подсолнечного масла стало очень популярным в России, особенно среди членов Русской Православной Церкви , поскольку во время Великого поста разрешались только растительные жиры , согласно традициям поста . [36] В начале 19 века он был впервые коммерциализирован в деревне Алексеевка Воронежской губернии купцом Даниилом Бокаревым, который разработал технологию, подходящую для его крупномасштабной добычи, и быстро распространился по стране. С тех пор на гербе города появилось изображение подсолнуха.
В 2020 году мировое производство семян подсолнечника составило 50 миллионов тонн, при этом лидировали Россия и Украина , на долю которых пришлось 53% от общего объема (таблица).
Исследователи проанализировали влияние различных азотных удобрений на рост подсолнечника. Было обнаружено, что нитрат аммония обеспечивает лучшее поглощение азота, чем мочевина , которая лучше работает в регионах с низкими температурами. [38]
При выращивании подсолнечника обычно используется севооборот , часто с зерновыми , соевыми бобами или рапсом . [39] Это сокращает периоды простоя и увеличивает общий объем производства и рентабельность подсолнечника. [40] [41]
На сегодняшнем рынке большинство семян подсолнечника, поставляемых или выращиваемых фермерами, являются гибридами. Гибриды или гибридизированные подсолнечники получают путем скрещивания разных типов и видов, например, культурного подсолнечника с дикими видами. Таким образом получаются новые генетические рекомбинации, которые в конечном итоге приводят к образованию новых гибридных видов. Эти гибридные виды обычно обладают более высокой приспособленностью и обладают свойствами или характеристиками, которые нужны фермерам, например, устойчивостью к патогенам. [26]
Гибрид Helianthus annuus dwarf2 не содержит гормона гиббереллина и не проявляет гелиотропного поведения. У растений, обработанных наружным применением гормона, наблюдается временное восстановление закономерностей роста в удлинение. Этот характер роста уменьшился на 35% через 7–14 дней после последней обработки. [9]
Гибридные мужские стерильные и мужские фертильные цветки, демонстрирующие гетерогенность, имеют низкую вероятность пересечения посещений медоносными пчелами. Сенсорные сигналы, такие как запах пыльцы, диаметр семенной головки и высота, могут влиять на посещение опылителями опылителей, которые демонстрируют постоянные модели поведения. [42]
Подсолнухи выращивают как декоративное растение в домашних условиях. Поскольку их легко выращивать и они дают впечатляющие результаты на любой хорошей, влажной почве и на солнце, они являются любимым объектом для детей. Сейчас можно вырастить из семян большое количество сортов разного размера и цвета. Ниже приведены сорта подсолнечника (те, которые отмечены agm, получили награду Королевского садоводческого общества за заслуги перед садом ): - [43]
«Цельные семена» (плоды) подсолнечника продаются в качестве закуски, в сыром виде или после обжаривания в духовке, с добавлением соли и/или приправ или без них. Семена подсолнечника можно переработать в альтернативу арахисовому маслу — подсолнечное масло . Он также продается как корм для птиц и может использоваться непосредственно в кулинарии и салатах. В прошлом коренные американцы использовали подсолнечник по-разному, например, в хлебе, медицинских мазях, красителях и красках для тела. [56]
Подсолнечное масло, полученное из семян, используется в кулинарии , в качестве масла-носителя , а также для производства маргарина и биодизельного топлива , поскольку оно дешевле оливкового масла . Существует ряд сортов подсолнечника с различным составом жирных кислот; Некоторые «высокоолеиновые» сорта содержат в масле более высокий уровень мононенасыщенных жиров, чем даже оливковое масло. Масло также иногда используется в мыле. [57] После Первой мировой войны , во время Гражданской войны в России , жители Украины использовали подсолнечное масло в лампах вместо керосина из-за его нехватки. Свет такой лампы описывается как «жалкий» и «дымный». [58]
Жмых, остающийся после переработки семян на масло, используется на корм скоту. [59] Лузгу, полученную в результате шелушения семян перед экстракцией масла, также можно скармливать домашним животным. [60] 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, наносимый птицами, и потери от некоторых болезней растений . Подсолнухи также производят латекс и являются объектом экспериментов по повышению их пригодности в качестве альтернативной культуры для производства гипоаллергенного каучука .
Традиционно несколько групп коренных американцев сажали подсолнухи на северных краях своих садов как «четвертую сестру» более известной комбинации трех сестер - кукурузы , фасоли и тыквы . [61] Однолетние виды часто сажают из-за их аллелопатических свойств. [62] Коренные американцы также использовали его для прически. [57] У народа зуни знахарь жует свежий или сушеный корень перед тем, как высасывать яд из укуса змеи и накладывать припарку на рану. [63] Эту составную припарку из корня с большой церемонией накладывают на укусы гремучей змеи. [64]
Однако для коммерческих фермеров, выращивающих другие товарные культуры, дикий подсолнечник часто считается сорняком . Дикие (многолетние) виды часто встречаются на полях кукурузы и сои, особенно на Среднем Западе США, и могут снизить урожайность. Снижение урожайности можно объяснить производством фенольных соединений, которые используются для уменьшения конкуренции за питательные вещества в бедных питательными веществами районах выращивания подсолнечника обыкновенного. [65]
Helianthus annuus можно использовать в фиторемедиации для извлечения из почвы загрязняющих веществ, таких как свинец и другие тяжелые металлы, такие как кадмий , цинк , цезий , стронций и уран , а также в ризофильтрации для нейтрализации радионуклидов , таких как цезий-137 и стронций-90, из пруд после чернобыльской катастрофы . [66] Аналогичная кампания была развернута в ответ на ядерную катастрофу на Фукусиме-дайити . [67] [68] [69]
Согласно мифологии ирокезов , первые подсолнухи выросли из ног Земли-женщины после того, как она умерла, родив сыновей -близнецов , Саплинга и Флинта . [70]
В 19 веке считалось, что близлежащие растения этого вида защитят дом от малярии. [57]
Народ зуни церемониально использует цветы для антропного поклонения. [71] Инки также поклонялись подсолнухам, потому что считали его символом Солнца. [72]
Цветы являются предметом 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 голландских жителях Хилверсюма . [73] Ранее в том же году главный корреспондент Fairfax Пол МакГео и фотограф Кейт Джерати собрали 1,5 кг семян подсолнечника с места крушения для семей и друзей 38 австралийских жертв, которые стремились подарить им пронзительный символ надежды. [74]
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», расшитый золотыми и желтыми стразами [75] , который включал в себя несколько настоящих подсолнухов, вышитых на ткани. .
Современные истории часто утверждают, что в греческой мифологии нимфа Клития превратилась в подсолнух, когда тосковала по своему бывшему возлюбленному Гелиосу , богу солнца , который отверг ее и бросил ради другого. Однако родиной подсолнуха является не Греция или Италия , а Северная Америка. [76] Оригинальная история рассказывает о другом цветке, гелиотропии . [77]
Подсолнух – национальный цветок Украины . [78] Украинцы использовали подсолнечник в качестве основного источника растительного масла вместо запрещенного Православной Церковью сливочного масла или сала при соблюдении Великого поста . Их заложили для очистки ядерных отходов в Чернобыле . В июне 1996 года официальные лица США, России и Украины посадили подсолнухи на Первомайской ракетной базе, где раньше размещалось советское ядерное оружие . [69] Во время российского вторжения в Украину широко распространенное в социальных сетях видео показало, как украинская женщина противостоит российскому солдату и просит последнего «возьми эти семена и положи их в свои карманы, чтобы хотя бы подсолнухи выросли, когда вы все лжете». здесь". [79] С тех пор подсолнух стал глобальным символом сопротивления, единства и надежды. [80]
Подсолнух также является государственным цветком американского штата Канзас , [4] [78] и одним из городских цветов Китакюсю , Япония .
В конце 19 века цветок использовался как символ эстетического движения .
Подсолнух был выбран в качестве символа Спиритуалистической церкви по многим причинам, но главным образом из-за (ложного) убеждения, что цветы поворачиваются к солнцу, как «спиритуализм обращается к свету истины». Современные спиритуалисты часто имеют произведения искусства или украшения с изображением подсолнухов. [81]
Подсолнух часто используется как символ зеленой идеологии . Цветок также является символом Веганского общества .
Подсолнух является символом «Движения подсолнечника» — массовой акции протеста 2014 года на Тайване .
Подсолнух скрытой инвалидности впервые был использован в качестве видимого символа (обычно носимого на шнурке) в мае 2016 года в лондонском аэропорту Гатвик . С тех пор он стал широко использоваться по всей Великобритании и в Содружестве в целом. [82]
Многие люди ошибочно полагают, что цветочные головки культурного подсолнечника (Helianthus annuus) отслеживают движение солнца... Незрелые цветочные головки подсолнечника действительно демонстрируют отслеживание солнечного света, и в солнечные дни бутоны будут следовать за солнцем по небу с востока на запад. .. Однако по мере того, как бутон созревает и расцветает, стебель становится жестким, и головка цветка фиксируется, обращенная в восточном направлении».
Эффективность упаковки Фибоначчи.
В большинстве стран подсолнечник обычно рекомендуется выращивать каждые 3–4 года, обычно вместе с зерновыми (например, пшеницей, ячменем, кукурузой и сорго), соей, рапсом и зернобобовыми культурами.
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )