Cirkumnutacje (łac. circus koło, krąg; nutatio chwianie się, CN) to endogenne, samoistne (bez wpływu bodźców zewnętrznych) ruchy organu roślinnego (np. hipkotyla, koleoptyla, epikotyla, łodygi, pędu, wąsa, liścia, przylistka, szypułki kwiatowej, korzenia), którego wierzchołek kreśli w przestrzeni okrąg, elipsę, ósemkę lub nieregularne zygzaki w czasie od kilkunastu minut do kilku godzin. Z powodu wzrostu elongacyjnego organu z serii pojedynczych cirkumnutacji powstaje mniej lub bardziej regularna spiralna trajektoria.
Film 1 Cirkumnutacje łodygi trzytygodniowego słonecznika. Filmowanie poklatkowe (1 klatka co 5 min) trwało trzy doby w warunkach ciągłego oświetlenia. Roślina urosła ok. 3,5 cm wykonując przy tym 30 cirkumnutacji. (ok. 10 na dobę, pojedyncza cirkumnutacja ma długość średnio ok. 4 cm i trwa ok. 145 min). Średnio, wierzchołek ok. 20 cm słonecznika pokonuję w ciągu 3 dni drogę o długości ok. 120 cm.
Cirkumnutacje są powszechnym zjawiskiem wśród roślin. Szeroko ruchy CN opisał Karol Darwin w swojej książce z 1880 roku pt. The Power of Movement in Plants. W Zakładzie Biofizyki UMCS, CN są przedmiotem badań od roku 1993 głównie u Helianthus annuus ale również u: Arabidopsis thaliana, Lupinus angustifolius, Tinantia anomala, Medicago truncatula.
Najlepiej widoczną cechą CN jest rytm którego okres wynosi około 2,5 godziny nazywany rytmem ultradialnym. Okres CN zależy od gatunku rośliny i cirkumnutującego organu.
Bardzo dobrze widoczny jest też dobowy rytm zmian długości trajektorii CN.
Słonecznik reaguje zmianami trajektorii CN na bodźce zewnętrzne np. zaciemnienie i oświetlenie lub zranienie rośliny.
Reakcje ruchowe słonecznika na bodźce zewnętrzne odbywają się na tle endogennych ruchów CN.
W naszym laboratorium prowadzone są równiez badania związku CN ze wzrostem oraz sygnałami elektrycznymi
W badaniach cirkumnutacji stosowana jest technika filmowania poklatkowego (time-lapse photography) i oprogramowanie Circumnutation Tracker.
Technika filmowania poklatkowego umożliwia również badanie dynamiki rozwoju kwiatu i funkcji zegara biologicznego w regulacji zakwitania np. u Tinantia Anomala i Ipomea purpurea.
Mechanizm CN opiera się na turgorowych zmianach objętości komórek wywołanych przepływami jonów i wody. Podobny mechanizm zmian objętości komórek znany jest dla komórek szparkowych i komórek motorycznych poduszeczek liściowych np. Desmodium motorium, Mimosa pudica, Phaseolus (Stolarz i wsp. 2009).
Film 2 Cirkumnutacje w pierwszej fazie wzrostu siewek słonecznika. Widoczne również prostowanie zagięcia hipokotyla i otwieranie liścieni. Na filmie przedstawiono 3 doby wzrostu. Rośliny w uprawie hydroponicznej.
Film 3 Cirkumnutacje i wzrost ok. tygodniowych siewek słonecznika. Trzy dni filmowania, ciągłe oświetlenie, rośliny w uprawie hydroponicznej.
Film 4 Cirkumnutacje tygodniowych siewek słonecznika. Widok z góry. Jedna doba filmowania. Wyraźnie widoczne ruchy torsyjne czyli powolne skręcanie się hipokotyla wraz z liścieniami w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara.
