Hướng dương, thuộc họ Asteraceae, là một loại cây thân thảo được nhiều người yêu thích như biểu tượng của sự tươi sáng và hy vọng.

Hướng dương là một loại cây trồng hàng năm. Thân cây mọc thẳng, cao tới 1-3 mét, mập mạp, phủ đầy lông thô màu trắng, không phân nhánh hoặc đôi khi có cành ở phần trên.

Lá mọc so le, hình trái tim hoặc hình trứng, nhọn đột ngột hoặc nhọn dần ở đầu, có 3 gân chính, mép có răng cưa, hai mặt phủ lông ngắn thô, có cuống lá dài.

Cụm hoa đầu rất to, đường kính khoảng 10-30 cm, mọc đơn độc ở đỉnh hoặc đầu cành, thường mọc thành chùm. Lá bao gồm nhiều lớp lá chét, dạng màng, xếp thành từng lớp chồng lên nhau, hình trứng đến hình mũi mác, nhọn dần ở đầu, phủ những sợi lông dài hoặc cứng.

Buổi sáng mỉm cười đón ánh bình minh hướng đông; vào buổi trưa, nó hướng về phía mặt trời giữa trưa; buổi tối lặng lẽ ngắm mặt trời lặn phía tây.

Vậy tại sao hoa hướng dương lại hướng về mặt trời?

Hãy phân tích nó.

Thực vật tiết ra một loại hoóc-môn thần kỳ gọi là auxin, chất này chủ yếu tích tụ ở các bộ phận đang sinh trưởng, thúc đẩy tăng trưởng nhưng lại không thích ánh sáng mặt trời. Vì vậy, auxin ở đầu thân hướng dương di chuyển từ phía nắng sang phía râm, tích tụ ở phía bóng râm khiến cây phát triển nhanh hơn, còn phía nắng phát triển chậm hơn. Tốc độ tăng trưởng không đồng đều ở cả hai bên của thân khiến thân cây bị cong về phía phát triển chậm hơn; do đó, cây hướng về nguồn sáng.

Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, các nhà khoa học đã bổ sung thêm lời giải thích về tính hướng theo mặt trời của hoa hướng dương. Bên cạnh sự khác biệt về nồng độ auxin ở hai bên đỉnh thân của hoa hướng dương, còn có sự khác biệt về nồng độ của chất ức chế sinh trưởng gọi là axit abscisic.

Không giống như auxin, axit abscisic ức chế sự kéo dài của tế bào và tích tụ ở phía có nắng, khiến hai bên thân phát triển với tốc độ khác nhau. Vì vậy, sự phân bố không đồng đều của axit abscisic cũng góp phần vào quá trình quay theo hướng mặt trời của cây.

Ngoài tác dụng kết hợp của auxin và axit abscisic, hành vi theo ánh nắng mặt trời của hoa hướng dương cũng liên quan đến đặc điểm theo ánh nắng mặt trời của chúng. Đỉnh của hoa hướng dương và các loại cây khác quay theo hướng ánh sáng mặt trời, được gọi là thuyết nhật tâm.

Lá của chúng luôn vuông góc với ánh sáng, được điều khiển bởi các chất hòa tan trong tế bào vận động của pulvinus, một chuyển động ngang của tính hướng quang ở thực vật. Tính hướng quang một bên này của các lá khiến chúng cố gắng giữ vuông góc với ánh sáng mặt trời, do đó làm cho thân và cụm hoa quay theo mặt trời.

Như vậy, bản chất ưa nắng của hoa hướng dương là kết quả của sự kết hợp của nhiều yếu tố. Tuy nhiên, lá và hoa của chúng không ngay lập tức theo ánh nắng mặt trời vào ban ngày. Các nhà thực vật học đã đo được rằng hướng của chùm hoa của chúng chậm hơn mặt trời khoảng 12 độ hoặc 48 phút. Sau khi mặt trời lặn, chùm hoa hướng dương dần ngả về phía sau, đến khoảng 3 giờ sáng lại hướng về phía đông chờ bình minh.

Tuy nhiên, khi hoa hướng dương nở, nó không còn hướng theo mặt trời nữa mà cố định hướng về phía đông. Các yếu tố cản trở quá trình quay bao gồm trọng lượng của chùm hoa ngày càng tăng và độ chín đang đến gần, vì thân cây hướng dương có xu hướng già đi, hàm lượng auxin ít hơn và tốc độ tăng trưởng ở cả hai bên của thân không còn khác biệt đáng kể. Vậy tại sao hoa hướng dương lại cố định hướng về phía đông?

Điều này có thể là kết quả của sự chọn lọc tự nhiên, đáp ứng nhu cầu sinh sản của hoa hướng dương. Phơi nắng vào sáng sớm giúp làm khô sương thu được qua đêm, giảm nguy cơ nhiễm nấm.

Ngoài ra, khi nhiệt độ buổi sáng xuống thấp, ánh nắng trực tiếp có thể làm tăng nhiệt độ chùm hoa hướng dương, tạo không gian ấm áp thu hút côn trùng đến thụ phấn. Đồng thời, hướng về phía đông tránh ánh nắng trực tiếp vào buổi trưa, tránh bị nhiệt làm hư phấn hoa.