21 августа 2017 года около 215 миллионов взрослых американцев наблюдали за одним из самых драматических явлений природы: полным солнечным затмением. Однако большая часть страны смогла увидеть только частное затмение. Путь полного затмения представлял собой полосу шириной всего 70 миль, протянувшуюся по дуге через всю страну от Орегона до Южной Каролины.
Университет Миссури-Колумбия лежит прямо на этом пути тотальности. Тамошние ученые знали, что у них есть уникальная возможность изучить, как полное затмение влияет на растения. Во время мероприятия будет 45 минут постепенно уменьшающегося света. Температура также упадет. Следующими будут две минуты и 36 секунд полного затмения: темный, как ночь, и заметно более прохладный. Затем свет и тепло постепенно возвращались.
Тим Рейнботт и его коллеги из Университетского исследовательского центра South Farm хотели посмотреть, как растения будут реагировать, когда ночные условия прерывают день. Листья складываются на ночь? Реагируют ли растения больше на изменение освещения или температуры? Будут ли разные виды растений реагировать по-разному?
«Нам было интересно, есть ли у растений циркадный ритм - это означает, что они чувствуют, когда наступает восход и закат, и развили внутренние часы, не связанные с восприятием изменений в освещении», - сказал Рейнботт. «Итак, когда у нас будет полное затмение в середине дня, они вообще отреагируют?»
Команда выбрала четыре типа растений с разными привычками:
- Мимоза закрывает свои листья на ночь и при прикосновении к ним.
- Оксалис (фиолетовый клевер) закрывает листья и сбрасывает цветы на ночь.
- Соевые бобы, пострадавшие от засухи, днем сворачивают листья, а ночью раскрывают их.
- Кукуруза, подвергшаяся воздействию засухи, днем скручивается, а ночью раскручивается.
Исследовательская группа заранее подготовила два растения мимозы, выставив их либо на 72 часа света, либо на 72 часа темноты. Одна мимоза подвергалась воздействию нормального цикла свет/темнота.
Разнообразные результаты поставили исследователей перед интересными вопросами.
Рейнботт сообщил: «Обычная мимоза реагировала на затмение, закрывая свои листья, как на закате. Но когда мы впервые выставили растения мимозы на 72 часа света или темноты, они не реагировали на затмение.. Рейнботт считает, что это может быть связано с тем, что спектр света, некоторые из которых неразличимы для человеческого глаза, претерпел изменения, на которые растения могли отреагировать.«У нас есть данные, которые показывают небольшие различия в спектре света в течение всего дня и во время заката. Возможно, растения, подвергшиеся 72-часовому воздействию света или темноты, потеряли некоторые из своих фоторецепторов для одной из этих длин волн (синий и красный/дальний красный)».
Кислица отреагировала совсем иначе. День был жаркий, поэтому листья кислицы сложили, чтобы уменьшить воздействие солнца и сохранить воду. Когда началось затмение, листья кислицы раскрылись. После того, как тотальность прошла, створки снова закрылись. Но кислица не сложила свои цветы, как в сумерках. «Это показывает, что у них есть циркадный ритм, и их не обмануло изменение света во время затмения. Они реагировали только на изменение температуры», - заключил Рейнботт.
Пострадавшая от засухи кукуруза заметно не изменилась в ответ на затмение. Соевые бобы, пострадавшие от засухи, развернулись во время затмения, а затем снова свернулись, но было неясно, было ли это связано с изменением температуры или изменением освещения. Эти соевые бобы вели себя так же, как и на закате, показывая, что у них не было циркадного ритма.
Рейнботт с нетерпением ждет следующего полного затмения над тем же районом всего через семь лет. В 2024 году Рейнботт и его команда хотят более внимательно изучить фотосинтез растений и управление водными ресурсами. Они также надеются узнать больше о роли светового спектра и о том, что запускает циркадный ритм у растений.
Рейнботт представил свое исследование на октябрьском ежегодном собрании Американского агрономического общества, Американского общества растениеводства и Американского общества почвоведов в Тампе, Флорида.