《世界植物系列》-向日葵

向日葵(又稱太陽花、日頭花)顧名思義,就是朝向太陽的花朵,英文Sunflower指它開得像太陽一般,也有向陽之義。
向日葵為菊科向日葵屬的一年生草本植物,高聳的莖桿上頂著大大的花朵是它的招牌。

頭狀花序的向日葵,依據品種及種植環境的不同,盛開時直徑可達10~30公分,花序中間的兩性管狀花們,在花謝後會結成我們熟知的葵花籽,也是倉鼠的最愛。

向日葵子

(啃食葵花籽的小倉鼠)

最常見的向日葵株高約在3公尺左右,比成年人要高出許多,最高的紀錄可以長到8公尺以上(日照、氣候、土壤及養分皆適宜的情況下)。

 

至於向日葵為什麼會向陽呢?

我們知道大部分植物具有向光性(phototropism),主要的機制是靠生長素(auxin)的濃度差,向光側會因為生長素合成受阻,導致背光側累積較多生長素,造成生長速度差異而彎向光源。

可是向日葵的「向日性」(heliotropism)又不太一樣了,它是花朵朝著太陽的方向轉動,所以才被叫向日葵。
每天早上它們會朝向東方,然後隨著太陽升起漸漸向西移動,到傍晚時便會指向西方。神奇的是,它們晚上會自己再從西轉到東,彷彿知道明天太陽依舊會從東邊升起一般。

研究發現,這跟生物時鐘有關,如果破壞一天24小時的規律,譬如增加一天到30小時,那向日葵的反應便會被打亂。
雖然這樣的向日性是透過生物時鐘來調節,但基本上還是一種生長反應,一旦向日葵完全成熟後,就會因為停止生長而只固定方向

回到問題,為什麼要向陽

學者們推測向陽能讓花朵的溫度提高,而大多數的採蜜昆蟲喜歡溫暖的花朵,所以這很可能和有利傳宗接代有關,是一個演化的趨勢。

 

另外,向日葵很優秀的一點是,它能協助吸附土壤中的有毒物質,包含各種重金屬以及放射性元素,例如:鎘、鈾、鉛、砷等。
蘇聯車諾比核災日本福島核災後,向日葵也被大量應用在移除土壤及水塘中的銫-137鍶-90。是相當重要的植生復育(phytoremediation)作物。

對於喜好數學與美學的朋友來說,向日葵最吸引人的地方莫過於它的花序排列方式,符合斐波那契數列黃金分割率
1979年時,數學家H. Vogel即提出完整的向日葵花序數學模型。

0.618

(不同旋轉度數的排列方式,右側0.618排列即為向日葵花序排列)

我們可以觀察到花序的排列方式是以222.5°(即360°×0.618)發散角逐一向外排列,也就是黃金比例。而螺線的組成數目則是由斐波那契數列所組成,大部分為34或55組螺線,較大的向日葵則可以到89或144組,甚至233組螺線分布。

這樣說起來向日葵是不是愈看愈美呢?
讓人不禁讚嘆大自然的奧妙!

 

有機會的話也可以試著種種看向日葵,應該會蠻有成就感的。
記得先將種子用溫水泡過,並以尖端朝下的方式種在土裡會比較好發芽。
開花後可以觀察向日葵的轉向,順便紀錄花序的螺線到底有幾條(其實很難算)。

 

參考資料:
向日葵-維基百科
Phytoremediation-Wiki
葉宗裕。2015。以能源作物向日葵整治重金屬鎘污染土壤之研析。104年土壤及地下水污染整治基金補助研究及模場試驗專案
Hagop S. Atamian. Circadian regulation of sunflower heliotropism, floral orientation, and pollinator visits. Science 2016. 353(6299):587-590

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