Перекрестное опыление растений при помощи птиц
Обновлено: 08.07.2024
Зоофиллия. 1.Чаще всего встречается энтомофилия. Эволюция насекомых-опылителей и цветковых растений носила сопряженный характер => и те и другие имеют взаимные приспособления, иногда настолько узкие, что растение не в состоянии существовать без своего опылителя и наоборот. Энтомофильные цветки легко различить, так как насекомых к цветку привлекает:1) цвет; 2) запах; 3) пища (нектар и пыльца). Кроме того, 4) некоторые насекомые ищут в цветках убежища на ночь или от дождя (температура внутри цветка на несколько градусов выше); 5) некоторые осы-хальциды размножаются в цветках (оса-бластофага и инжир).
Признаки энтомофильных цветков:
1) ярко окрашены и поэтому хорошо заметны;
2) мелкие цветки собраны в соцветия, которые хорошо заметны;
3) выделяют много нектара;
5) пыльцы образуется не очень много, она липкая, крупная, с неровной поверхностью экзины;
6) часто у цветка специфическое строение, приспособленное к определённому опылителю или группе опылителей (например, цветки с длинной трубкой венчика опыляют бабочки или шмели).
Цвет. Насекомые ориентируются, где находится нектар при помощи окраски венчика (пятна, полосы, штрихи, часто не видимые человеку, но видимые для насекомых, так как они видят и в ультрафиолетовом спектре).
Цветовое зрение насекомых отличается от человеческого.
| человек | насекомые | |
| цвет | желтый | Оранжевый или пурпурный |
| белый | Сине-зеленый | |
| красный | Многие не воспринимают |
Окраска венчика имеет и географические закономерности. В тропиках чаще встречаются красные и оранжевые цвета, в средних широтах более обычна светлая окраска венчика.
Окраска также связана с местообитанием. В лесу – более светлая, на опушке и открытых местах – разнообразная.
Запах. Большинство насекомых, в частности перепончатокрылые, предпочитает ароматические запахи, обусловленные эфирными маслами (сирень, гвоздика, роза и др.).
Аминоидные запахи обусловлены присутствием веществ с аминогруппой (NH2) (бузина, рябина, боярышник). Такие запахи привлекают жуков, мух и некоторых других насекомых.
Индолоидные запахи обусловлены веществом - индолом (трупный запах разлагающегося мяса). Цветки с таким запахом чаще встречаются в тропических лесах (раффлезия, многие ароидные). Привлекают мух. Источником запаха в данном случае является не нектар, а особые масла, выделяемые лепестками.
Таким образом, цвет околоцветника – это дальний сигнал, а запах ближний сигнал для опылителей.
Основные группы насекомых-опылителей:
1) перепончатокрылые (пчелы, шмели, реже – осы);
2) двукрылые (мухи) – посещают менее специализированные цветки;
3) чешуекрылые (бабочки) – дневные (посещают в основном красные и желтые цветки) и ночные (белые цветки);
4) жесткокрылые (жуки) – в основном собирают пыльцу как продукт питания, часто производят не перекрестное, а самоопыление (например, бронзовки на шиповнике). Иногда жуки могут поедать завязь и семязачатки.
2. Орнитофиллия – опыление птицами. Характерна для тропических областей, реже - для субтропиков (эвкалипты, алоэ, кактусы и др.).
Признаки орнитофильных цветков:
1) нет запаха! так как у птиц слабое обоняние;
2) окраска венчика в основном красная и оранжевая, реже синяя или фиолетовая (птицы легко различают эти два последних цвета в отличие от насекомых);
3) нектар слабо концентрированный и его очень много (в отличие от насекомоопыляемых растений).
Птицы часто не садятся на цветок, а опыляют его на лету, зависая около него.
1) тропики Нового Света (Америка) – колибри;
2) тропики Старого Света - медососы, нектарницы, цветочницы;
3) Австралия - попугаи лори.
3. Хироптерофилия – опыление при помощи летучих мышей. Так опыляются в основном тропические деревья и кустарники, реже - травы (баобаб, банан, некоторые кактусы).
Летучие мыши посещают цветки ночью. => Признаки цветков, опыляемых летучими мышами:
1) флюоресцентная белая или желто-зеленая окраска, может быть коричневатая, реже – фиолетовая или белая;
3) цветки распускаются вечером или ночью;
4) крупные цветки свисают на длинных цветоножках с ветвей (например, баобаб) или развиваются прямо на стволах деревьев (каулифлория) (например, какао).
Одним из растений, опыляемых летучими мышами, является манго. Цветки и плоды дикого манго очень сильно воняют и привлекают летучих мышей (и как распространителей плодов в том числе). При селекции культурных сортов манго старались избавиться от запаха плодов. В какой-то мере это удалось, но специфический привкус все же остался.
2 группа способов: Абиотическое опыление.
1. Анемофилия - опыление при помощи ветра.
В лесной полосе умеренного климата примерно 20% растений опыляются ветром. На открытых пространствах (в степи, в пустыне, в полярных районах) этот процент гораздо выше.
Признаки анемофильных цветков:
1) цветки мелкие, невзрачные, зеленоватые или желтоватые, часто вообще без околоцветника или околоцветник в виде чешуй и пленок;
2) мелкие цветки собраны в многоцветковые соцветия, что повышает шансы на опыление. Очень характерное соцветие с повислой осью, приспособленное к опылению ветром – сережка;
3) пыльники часто на длинных тычиночных нитях, качающиеся, свешивающиеся из цветка;
4) очень крупные, часто перистые рыльца выступают за пределы цветка;
5) пыльцы образуется очень много, она мелкая, сухая, гладкая, может иметь дополнительные приспособления, облегчающие полет (например, воздушные мешки);
6) очень часто цветки раздельнополые, а растения однодомные или двудомные.
Ветроопыляемые растения часто растут большими скоплениями, что повышает шансы на опыление (березовая роща, дубрава, заросли бамбука). Многие ветроопыляемые деревья и кустарники нашей зоны цветут рано весной до распускания листьев или одновременно с их появлением (осина, лещина, тополь, береза, дуб и др.).
2. Гидрофилия - опыление при помощи воды. Встречается редко, так как вода - не характерная среда для цветковых растений. Цветковые вторично перешли к водному образу жизни. У многих из них, растущих в воде, цветки возвышаются над водой и опыляются насекомыми (кувшинка) или ветром (тростник).
Цветки у гидрофильных растений погружены в воду, реже – плавают на поверхности воды (в последнем случае возможны и другие способы опыления).
Признаки гидрофильных цветков:
1) обычно мелкие и невзрачные, одиночные или собраны в небольшие соцветия;
2) часто цветки однополые (например, валлиснерия, элодея);
3) пыльники имеют тонкую стенку, лишены эндотеция, часто нитевидной формы, у некоторых растений оплетают рыльце и пыльца сразу же попадает на него и быстро прорастает;
4) пыльца лишена экзины (так как плавает в толще воды и не нуждается в защите от высыхания).
У водных растений вегетативное размножение преобладает над семенным, так как вода – не особо благоприятная среда для опыления.
Автогамия.
Но есть и регулярная автогамия, которая постоянна и необходима для растений. Например, многие культурные растения самоопыляются: пшеница, горох, арахис, хлопчатник, лен и др.. В природе автогамия характерна для некоторых фиалок, копытня и др..
Самоопыление чаще встречается у однодольных растений, чем у двудольных, так как для однодольных очень важно сохранить высокую численность в популяциях на небольшой площади, и поэтому необходимо произвести максимум семян любыми путями.
Виды автогамии:
1) контактная автогамия – пыльники в результате движения тычиночных нитей непосредственно соприкасаются с рыльцем пестика (копытень, седмичник);
2) гравитационная автогамия – пыльца падает на рыльце пестика с выше расположенных пыльников под действием силы тяжести (грушанковые, вересковые);
3) клейстогамия – опыление в закрытом цветке или даже бутоне. Крайняя степень автогамии. Она может быть вызвана как неблагоприятными факторами (повышенная влажность или засуха), так и быть регулярной и генетически закреплённой. Например, у фиалки удивительной весной сначала появляются нормальные хазмогамные цветки, но они не опыляются и не образуют плодов и семян (пустоцветы). Чуть позже у самой земли появляются клейстогамные цветки, которые никогда не раскрываются и имеют вид бутонов. Пыльца прорастает прямо в пыльниках. Пыльцевая трубка проходит через стенку пыльника и достигает рыльца. После опыления образуется коробочка с семенами.
Клейстогамия встречается в различных систематичеких группах растений (некоторые злаки, лобелия Дортмана и др.).
Автогамия может осуществляться и при помощи абиотических (капли воды в цветке, ветер раскачивает цветки) или биотических факторов среды (трипсы поселяются внутри цветка и растаскивают пыльцу).
Но все же, автогамия для большинства растений неблагоприятна (семена образуются щуплые или совсем не образуются, накапливаются нежелательные мутации, из автогамных семян вырастают более слабые растения и др.). Поэтому у растений существует много разных приспособлений, препятствующих самоопылению.
1. Разделение полов - крайний и самый эффективный способ.
2. Генетическая самонесовместимость – своя пыльца не может прорасти или прорастает с трудом (очень распространено у около 10 тыс. видов растений).
3. Дихогамия – разновременное созревание тычинок и рылец пестиков. Она бывает двух видов: а) протерандрия – сначала созревают пыльники, а рыльца в это время ещё незрелые (гвоздичные, мальвовые, сложноцветные и др..); б) протерогиния – раньше созревают рыльца пестиков (многие крестоцветные, розоцветные, осоки). Протерандрия встречается чаще, видимо потому, что тычинки – это наружный круг по отношению к пестику, закладываются и развиваются раньше.
Степень строгости дихогамии относительна. Она препятствует автогамии, но полностью не исключает её.
4. Морфологическая защита: гетеростилия – разностолбиковость. Известна у 56 родов. У одного и того же вида растений имеются особи в цветках которых соотношение длины столбика (а следовательно высота рыльца) и тычинок различна. Например, гречиха, первоцвет, лен. Переопыление возможно только между короткостолбчатыми и длинностолбчатыми цветками (хотя у короткостолбчатых возможно и самоопыление).
У дербенника иволистного имеется 3 разновидности цветков: с длинным, средним и коротким столбиком и 2 круга тычинок разной длины. => 8 вариантов опыления (2 3 ).
Таким образом, самоопыление играет большую роль в природе, как опыление на крайний случай и единственно возможное в неблагоприятных условиях среды. Кроме того, самоопыление служит для закрепления генетических признаков вида. Но все же, для большинства растений оно неблагоприятно. Популяции постоянно самоопыляющихся растений грозит постепенное вымирание, если у нее нет специальных механизмов самовосстановления (репарации) на генетическом уровне, которые имеются у регулярно самоопыляющихся растений.
Человек использует самоопыление, часто принудительно, в селекции для получения чистых линий и закрепления полученных признаков у потомства.
Эволюция способов опыления.
Она тесно связана с эволюцией цветка и шла сопряжено.
1. Первоначально, на рубеже 20 века многие считали, что у ветроопыляемых растений самые примитивные цветки, а все остальные произошли от них (псевдантовая гипотеза). Доказательство – голосеменные, от которых произошли цветковые опыляются ветром.
2. Однако, изучение признаков ветроопыляемых растений показало, что их цветки сильно специализированы и вторичны. Считали, что они произошли от крупных насекомоопыляемых цветков (20-30 годы 20 века, эвантово-стробилярная гипотеза).
3. Современные представления. Н.В. Первухина убедительно доказала, что у многих современных растений может быть смешанный способ опыления (совмещается энтомофилия и анемофилия, бывает и самоопыление).
Таким образом, способ опыления не является строго фиксированным. У примитивных семейств покрытосеменных неупорядоченное, смешанное опыление, в том числе и автогамия. Поэтому, первые цветковые, хотя и имели энтомофильные по внешнему виду цветки, но были мало специализированы по способу опыления и опылялись по-разному, как получится.
В ходе эволюции у разных групп цветковых растений произошла дифференцировка по способу опыления. Одни стали энтомофильными, другие - анемофильными, третьи – оставили смешанный способ опыления, четвертые - перешли к автогамии.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Что такое опыление? Цветение – это состояние растений от начала раскрытия цветков до засыхания их тычинок и лепестков . Во время цветения и происходит опыление растений.
Опылением называют перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика . Если пыльца переносится с тычинок одного цветка на рыльце пестика другого цветка, то происходит перекрёстное опыление. Если же пыльца попадает на рыльце пестика того же цветка – это самоопыление.
Перекрестное опыление. При перекрёстном опылении возможны два варианта: пыльца переносится на цветки, находящиеся на том же растении, пыльца переносится на цветки другого растения. В последнем случае надо учитывать, что опыление происходит только между особями одного вида!
Перекрестное опыление может осуществляться ветром, водой (эти растения и растут в воде или у воды: роголистник, наяда, валлиснерия, элодея ), насекомыми, а в тропических странах также птицами и летучими мышами.
Перекрёстное опыление биологически более целесообразно, потому что потомство, соединив в себе признаки обоих родителей, может лучше приспособиться к среде. Самоопыление имеет свои достоинства: оно не зависит от внешних условий, а потомство стабильно сохраняет родительские признаки. Например, если выращиваются жёлтые помидоры, то на следующий год, использовав их семена, можно опять получить такие же жёлтые помидоры ( помидоры , как правило, – самоопылители). Большинство растений опыляются перекрестно, хотя строго перекрестноопыляемых растений мало (например, рожь ), чаще перекрестное опыление сочетается с самоопылением, что еще больше повышает приспособленность растений к выживанию.
Ветроопыляемые растения. Растения, цветки которых опыляются ветром, так и называются ветроопыляемыми. Обычно их невзрачные цветки собраны в компактные соцветия, например, в сложный колос, или в метёлки. В них образуется огромное количество мелкой, лёгкой пыльцы. Ветроопыляемые растения чаще всего растут большими группами. Среди них есть и травы (тимофеевка, мятлик, осока) , и кустарники, и деревья (орешник, ольха, дуб, тополь, берёза) . Причём эти деревья и кустарники цветут одновременно с распусканием листьев (или даже раньше).
Насекомоопыляемые растения. Насекомых (пчёл, шмелей, мух, бабочек, жуков) привлекает сладкий сок – нектар, который выделяют особые желёзки – нектарники. Причём расположены они таким образом, чтобы насекомое, добираясь до нектарников, обязательно задело пыльники и рыльце пестика. Нектаром и пыльцой насекомые питаются. А некоторые (пчёлы) даже запасают их на зиму.
Следовательно, наличие нектарников – важный признак насекомоопыляемого растения. Кроме того, их цветки обычно обоеполые, пыльца у них клейкая с выростами на оболочке, чтобы зацепиться за тело насекомого. Находят насекомые цветки по сильному запаху, по яркой окраске, по крупным цветкам или соцветиям.
У ряда растений нектар, который и привлекает насекомых, доступен многим из них. Так на цветущих маках, жасмине, бузульнике, нивянике можно увидеть и пчёл, и шмелей, и бабочек, и жуков.
Но есть растения, приспособившиеся к определённому опылителю. При этом они могут иметь особое строение цветка. Гвоздику, с её длинным венчиком опыляют только бабочки, длинный хоботок которых может добраться до нектара. Только шмели могут опылять льнянку, львиный зев : под их тяжестью нижние лепестки цветков отгибаются и насекомое, добираясь до нектара, собирает своим лохматым тельцем и пыльцу. Рыльце пестика расположено так, чтобы пыльца, принесённая шмелём с другого цветка, обязательно на нём осталась.
Учёные провели исследования, которые показали, что насекомые видят цвета особым образом и каждый вид имеет свои предпочтения. Не зря в природе среди дневных цветков царствуют все оттенки красного цвета (а вот в темноте красный цвет почти не различим), а синего и белого гораздо меньше.
Для чего так много приспособлений? Для того, чтобы иметь больше шансов, что пыльца не будет потрачена зря, а попадёт на пестик цветка растения того же вида.
Изучив строение и особенности цветка, можно предположить, какие животные его опылят. Так, цветки душистого табака имеют очень длинную трубку из сросшихся лепестков. Следовательно, до нектара могут добраться только насекомые с длинным хоботком. Цветки – белого цвета, хорошо видны в темноте. Особенно сильно пахнут вечером и ночью. Опылители – бражники, ночные бабочки, которые имеют хоботок до 25 см длиной.
Самый крупный в мире цветок – раффлезия – окрашен в красный цвет с тёмными пятнами. Пахнет он тухлым мясом. Но для мух нет запаха приятнее. Они и опыляют этот замечательный, редкий цветок.
Самоопыление. Большинство самоопыляющихся растений – это сельскохозяйственные культуры (горох, лён, овёс, пшеница, томат) , хотя есть самоопыляющиеся растения и среди дикорастущих.
Некоторые из цветков опыляются уже в бутонах. Если раскрыть бутон гороха, то можно увидеть, что пестик весь усыпан оранжевой пыльцой. У льна опыление проходит в открытом цветке. Цветок распускается рано утром и уже через несколько часов лепестки осыпаются. Днем температура воздуха повышается и тычиночные нити скручиваются, пыльники прикасаются к рыльцу, лопаются, и пыльца высыпается на рыльце. Самоопыляющиеся растения, в том числе лён , могут опыляться и перекрёстно. И наоборот, при неблагоприятных условиях и у перекрёстноопыляемых растений может произойти самоопыление.
Перекрёстноопыляемые растения в цветке имеют приспособления, предотвращающие самоопыление: пыльники созревают и высыпают пыльцу раньше, чем разовьётся пестик; рыльце расположено выше пыльников; пестики и тычинки могут развиваться в разных цветках и даже на разных растениях (двудомные).
Искусственное опыление. В определённых случаях человек проводит искусственное опыление, то есть сам переносит пыльцу с тычинок на рыльце пестиков. Искусственное опыление осуществляют с разными целями: для выведения новых сортов, для повышения урожайности некоторых растений. В безветренную погоду человек опыляет ветроопыляемые культуры (кукуруза) , а в холодную или сырую погоду – насекомоопыляемые растения (подсолнечник) . Искусственно опыляют и ветро-, и насекомоопыляемые растения; и перекрестно-, и самоопыляемые.
Весенний воздух наполнен цветочной пыльцой. Её частички настолько малы, что обычный человек этого не замечает. Необходимо проявиться сезонной аллергии, чтобы в перерывах между чиханием и кашлем положить начало пристальному рассмотрению каждого цветка. Если в мае понюхать ветку яблони или вишни, усыпанную бело-розовыми соцветиями, нос станет жёлтым и сообщит, что к опылению всё готово, поэтому жизнь будет продолжаться.
Основные термины
Природа разумно распределила роли: тычинки являются мужскими органами, пестики и семяпочки — женскими. Новая жизнь в виде семени образуется при условии удачного захвата пыльцы и своевременного оплодотворения. Выделяют два основных типа опыления растений:
- Во всех случаях, когда цветки свободно опыляются своей пыльцой, говорят об идиогамии или самоопылении. Вариантом считается форма гейтоногамии — соседственного опыления, когда в пределах одного растения пыльца на рыльце попадает от разных цветков той же особи. К самоопылителям относятся ячмень, пшеница, овёс, горох и просо — их бутоны не раскрываются до конца, но даже мелкие и невзрачные цветки дают полноценные семена. Самоопыление на постоянной основе считается тупиком развития, когда процессы микроэволюции затухают, а вид расщепляется на чистые линии.
- Участие специального посредника, который доставляет пыльцевые зёрна от тычинок к рыльцам пестиков между цветками различных особей, делает опыление перекрёстным или ксеногамией. Это основной тип размножения для однодомных и двудомных растений: в соцветиях обнаруживается разделение полов или в популяции равноправно сосуществуют одно- и двуполые цветки.
Обмен генами и интеграция возможных мутаций помогают виду лучше приспосабливаться к окружающей среде, поддерживают высокий уровень жизнеспособности популяции, отвечают за целостность и единство сообщества. Создаётся широкое поле деятельности для естественного отбора. Положительные и отрицательные стороны обоих типов приводятся в таблице:
| Наименование | Достоинства | Недостатки | Примеры |
| Самоопыление | Адаптация к неблагоприятным условиям. Позволяет оперативно восстановить популяцию однолетних растений | Малое количество семян. Слабое потомство | Кукуруза, пшеница, фиалка |
| Перекрёстное опыление | Разнообразие способов переноса пыльцы. Яркая окраска и сильный запах цветов | Зависимость от внешних факторов. Исчезновение опылителей сокращает популяцию. Особые требования к расположению и форме цветков | Маргаритка, лютик |
Если перекрёстное опыление происходит при помощи живых организмов, его считают биотическим, а насекомые или животные, участвующие в нём, носят название агентов опыления или опылителей. Биотическими считаются энтомофилия, зоофилия и искусственное опыление, во всех остальных случаях речь идёт об абиотических процессах — анемофилии и гидрофилии.
Энтомофилия — работают бабочки
Опылителями выступают насекомые: осы и пчёлы из улья, реже — муравьи, жуки, улитки, бабочки и мухи. Для этого двуполые растения стараются их привлекать: запасаются сладким нектаром, берут на вооружение приятные запахи, кричащую окраску и крупные размеры соцветий. Насекомые легко переносят липкую пыльцу с одного цветка на другой, обеспечивают продолжение рода калины и гречихи, ромашки и шалфея, молочая и мака.
Зоофилия — не обойтись без лемура
Процесс происходит при активном участии животных, относящихся к группе позвоночных. Различают орнитофилию, где роль агентов опыления играют птицы (нектарницы, близкие родственницы воробьёв, уникальные вертолётики колибри или медососы с особыми щёточками на языке) и хироптерофилию, когда за дело берутся насекомоядные летучие мыши, мелкие обезьяны, австралийские сумчатые грызуны или мадагаскарские лемуры. Зоофилией характеризуются тропические растения с яркими призывно окрашенными цветами.
Искусственный процесс
Для нужд овощеводства, плодового и декоративного садоводства или лесного хозяйства пыльцу с тычинок на пестики переносят специально обученные люди. Чтобы не отстать от матери-природы, они используют различные приспособления. Эти агротехнические приёмы широко применяются для скрещивания и получения новых видов и сортов растений.
Простейший пример — дополнительное опыление ржи: два человека хватаются за концы верёвки, растягивают их и движутся по ржаному полю, касаясь цветущих растений. От сотрясения пыльца осыпается с тычинок и легко оказывается на рыльцах пестиков. Существенно повысить урожайность позволяет обработка порядка 10% цветков, проведённая в первой половине сухого солнечного дня при температуре не выше +30 °C.
Анемофилия и гидрофилия
Гидрофилия — опыление с участием воды, а иногда ему на помощь приходят и слизни. Немногочисленные гидрофильные растения (элодея и взморник, наяда и руппия) имеют нитевидную пыльцу или рыльца, раскрывают пыльники под водой, где и создаются наилучшие условия для продолжения рода.
Значение опыления нельзя переоценить: ему отводится важнейшая роль в размножении любых цветковых растений — от малых причудливых форм до гигантских деревьев. До 80% представителей биологического царства относятся к биотическому типу опыления, а из оставшихся двадцати около 19% опыляются ветром.
Описание механизма
Цветковые растения получили своё название, потому что имеют морфологический орган — цветок, способный к половому размножению и привлечению опылителей. Для образования завязей, формирования плодов и развития семян первым условием является опыление, то есть перенос частиц пыльцы. Природа позаботилась о том, чтобы всё проходило успешно.
Но чаще всего опыление осуществляют разные насекомые. Чтобы привлечь внимание, растения окрашиваются в очень яркие цвета и источают сильный аромат. Если их размеры малы, они группируются в пышные соцветия или окружают себя разноцветными листьями — прицветником, как это делает мексиканская красавица пуансеттия. По сравнению с теми, что опыляются ветром, пыльцевые зёрна таких цветов обычно более крупные, шероховатые и клейкие, чтобы уверенно прилипать к насекомым.
Для привлечения опылителей медовые железы растений специально выделяют нектар — сок, богатый различными сахарами (в основном это сахароза и фруктоза). Кроме того, в состав входят:
- кислоты (аспарагиновая и глютаминовая);
- минеральные соли;
- ферменты;
- ароматические компоненты.
Нектары безобидных рододендронов, багульников, азалии и чемерицы содержат токсичные вещества, а ядовитых белены, болиголова, олеандра и наперстянки — относительно безопасны. Растения вырабатывают неодинаковые объёмы нектара, например, единичный цветок малины — чемпион в этом отношении, но для учёта общего количества продукта на заданной площади учитывают ещё и численность цветков в соцветии.
Осы, бабочки и шмели охотно употребляют нектар в пищу. Медоносныепчёлы, собирая и пряча его в соты улья, производят мёд. Акации специально выделяют сладкий секрет для привлечения муравьёв, защищающих древесину от зубов травоядных животных. Спектр опылителей может быть широким (эуфилия), подчиняться опылению несколькими родственными или только определённой жизненной формой (олигофилия) или требовать один вид насекомых (монофилия).
Если говорят, что опылитель обладает полилектией, это свидетельствует о чрезвычайно высоком уровне приспособленности к опылению, он способен обслуживать представителей различных семейств. Посещение ограниченной группы, состоящей из одного семейства или растений с однотипными соцветиями, свидетельствует о наличии олиголектии. В случае монолектии опылитель обязательно питается одним видом или родом растений и опыляет только их.
После этого наступает очередь оплодотворения, которое происходит у всех по-разному: чаще период длится несколько недель, но иногда для полноценного слияния половых клеток требуются месяцы. Пыльца, находящаяся на рыльце, для этого должна созреть, обладать достаточной жизнестойкостью и иметь сформированный женский гаметофит (зародышевый мешок). В него и проникает пыльцевая трубка, растущая в направлении завязи через семенной зачаток.
Оказавшись возле яйцеклетки, она спешит разорваться и высвободить два спермия: один соединяется с яйцеклеткой и даёт жизнь зародышу, второй сливается с диплоидным ядром, образуя триплоидную клетку и формируя эндосперм. Такое двойное оплодотворение позволяет получить семя, защищённое кожурой, а из завязи затем возникнет желанный плод.
Примеры в окружающей природе
От опыления зависит сохранение вида, поэтому так важно, чтобы всё проходило успешно. Растения, в отличие от животных, не могут самостоятельно передвигаться в поисках партнёра для размножения и вынуждены уповать на помощь союзников — ветра, воды или живых существ. Самоопыляющимся растениям присущи следующие отличительные признаки:
- цветки не имеют запаха и не выделяют нектара;
- пестики располагаются ниже тычинок;
- пыльца созревает ещё на стадии бутонизации, и опыление осуществляется в нераспустившемся цветке, как у гузмании или арахиса.
Мужские деревья двудомных тополя и облепихи интересны только цветками с пыльцой, а женские особи плодоносят. В случае тополя пушистые семена — продукт жизнедеятельности женских деревьев. Если высаживать для озеленения исключительно мужские черенки, можно навсегда избавиться от надоедливого пуха. Оранжевые плоды облепихи дают только женские кусты, но если рядом не посадить мужское растение, то урожая не будет, а обычное соотношение составит 10:1.
В это время пыльник или рыльце, расположенные в верхних лепестках, прижимаются к спинке насекомого. У некоторых растений с перекрестным опылением сначала из цветка появляется пыльник, и только когда вся пыльца высыплется, выглядывает рыльце, чтобы именно оно, а не пыльники, пришло в непосредственный контакт с насекомым.
Как правило, цветы растений, опыляемых насекомыми, очень яркие и обладают сильным ароматом. Если отдельные цветочки слишком малы, они группируются в соцветия или располагаются в окружении разноцветных листьев под названием прицветник, чтобы привлечь внимание насекомых. Пыльцевые зерна опыляемых насекомыми цветов обычно крупнее и шероховатей, чем у цветов, опыляемых ветром. Они могут быть клейкими, чтобы прилипать к насекомым.
Иногда бывает полная физиологическая самонесовместимость. В этом случае пыльца не прорастает на рыльце одной и той же особи. При гетеростилии (разностолбчатость) у цветков тычиночные нити и столбики пестиков различаются по длине, поэтому самоопыление затруднено.
При самоопылении рыльце опыляется пыльцой того же цветка, поэтому самоопыление может осуществляться только у обоеполых цветков. В наибольшей степени к самоопылению приспособлены клейстогамные (нераскрывающиеся) цветки, которые встречаются, например, у фиалки, ячменя.
Плод. Происхождение функции и строение
Семя. Происхождение функции и строение
Опыление растений. Его сущность, типы и способы
ЛЕКЦИЯ 6. ОПЫЛЕНИЕ, ПЛОД, СЕМЯ
1. Опыле́ние растений — этап полового размножения семенных растений, процесс переноса пыльцы с пыльника на рыльце пестика (у покрытосеменных) или на семяпочку (у голосеменных).
При этом тычинки — мужские органы, а пестик (семяпочка) — женский — из него при удачном оплодотворении может появиться семя.
Различают два типа опыления: самоопыление и перекрестное опыление.
Перекрёстное опыление требует участия посредника, который бы доставил пыльцевые зёрна от тычинки к рыльцу пестика. Выделяют две формы перекрестного опыления: гейтоногамия, опыление происходит в пределах одного растения, и ксеногамия – пыльца одного растения переносится на цветок другого растения.
Перекрестное опыление биологически более выгодно, потому что способствует повышению видового разнообразия. Поэтому у растений выработались различные механизмы предотвращения самоопыления. Наиболее надежное средство предотвращения самоопыления – двудомность, но в этом случае часть популяции не дает семян. Очень распространена дихогамия – разновременное созревание пыльцы и рылец пестика. Дихогамия может проявляться в форме протоандрии – более раннем созревании тычинок - и протогинии – более раннем созревании пестиков.
Различают следующие способы опыления:
1. Биотическое опыление (при помощи живых организмов)
Биотическое опыление отличается от абиотического тем, что в этом процессе участвуют два живых организма. В процессе эволюции между ними установились определенные взаимовыгодные отношения, приводящие к опылению. Цветок для привлечения животного использует так называемые первичные аттрактанты, которые служат прежде всего источником питания (пыльца, нектар, жир и др.). Вторичные аттрактанты указывают, где находятся первичные, и, действуя на органы чувств опылителя, уточняют траекторию полета. К ним относится окраска цветков (пчелы чувствительны к желтому, синему, фиолетовому цветам, птицы – к красному цвету, летучие мыши – к зеленовато-желтым или коричневым цветам), запах, наличие соцветий.
- Энтомофилия — опыление насекомыми; как правило, это пчёлы, осы, иногда — муравьи (Hymenoptera), жуки (Coleoptera), моли и бабочки (Lepidoptera), а также мухи (Diptera).
У растений, опыляемых насекомыми, можно наблюдать чрезвычайно остроумные и изобретательные приемы адаптации к ним. Растения с открытыми (например, маргаритки) или чашевидными (лютики) цветами устроены так, что могут воспользоваться услугами всех насекомых, будь то пчела, жук или муравей, а иногда они не брезгуют и помощью мелких животных, прикоснувшихся к цветку. Насекомое может стряхнуть пыльцу из пыльника на рыльце или перенести ее на другой цветок. Некоторые цветы более разборчивы и могут опыляться с помощью только одного вида насекомых. Цветы люпина, душистого горошка и их ближайших родственников устроены так, что раскрываются под весом насекомого, севшего к ним на "крылышки", и выпускают тычинки и рыльца, трущиеся о тельце гостя. У некоторых растений цветы могут опылить только насекомые с длинным хоботком, такие как мотыльки и пчелы. Примером такого растения может послужить яснотка белая. Чтобы добраться до нектара, спрятанного на дне цветка, насекомому приходится просовывать голову глубоко вовнутрь и тесно прижиматься к нижнему лепестку.
- Зоофилия — опыление при помощи позвоночных животных: птицами (орнитофилия, агентами опыления выступают такие птицы как колибри, нектарницы, медоеды), летучими мышами (хироптерофилия), грызунами, некоторыми сумчатыми (в Австралии), лемурами (на Мадагаскаре).В тропиках Австралии и Южной Америки довольно распространено опыление птицами. Это главным образом колибри, и зачастую они не больше шмеля. Они сосут нектар закрытым клювиком, используя язык как поршень.
- Искусственное опыление — перенесение пыльцы с тычинок на пестики цветков при посредстве человека. [2]
Опыление некоторых растений из семейства рдестовые иногда осуществляется с помощью улиток.
Животные, которые осуществляют опыление, называются опылителями.
- Анемофилия — опыление с помощью ветра, очень распространено у трав, большинства хвойных и многих лиственных деревьев.
Опыление ветром, когда невесомая пыльца переносится с потоками воздуха, очень распространено в природе. Так опыляются многие деревья, как, например, дуб, ясень и сосна, а также кукуруза и злаковые. Опыляемые ветром растения вынуждены производить огромное количество пыльцы, чтобы увеличить шансы ее попадания на рыльце соответствующего растения. Пыльца должна быть очень легкой, чтобы "плыть" по воздуху; она почти невесома. Если встряхнуть созревшую сережку орешника, цветущую ветку хвойного дерева или тимофеевку луговую, вы увидите в воздухе целое облако пыльцы. У некоторых растений есть крохотные воздушные пузырьки, которые помогают пыльце подольше продержаться на ветру. Анемофильные растения большей частью цветут до появления листьев. Околоцветник таких цветков невзрачный или вообще отсутствует. Пыльники и рыльца выступают из цветка, рыльца часто рассечены. Пыльца мелкая, сухая, легкая. Обычно содержит жир, а не, более тяжелый, крахмал.
- Гидрофилия — опыление при помощи воды, распространено у водных растений.Это самый редкий вид опыления, но он является основным для сугубо водных цветущих растений - например, зостеры (морской травы). Их нитеобразная пыльца с удельным весом, соответствующим плотности морской воды, может плавать на любой глубине, пока ее не захватит похожее на перышко рыльце.
Около 80 % всех видов растений имеют биотический тип опыления, 19,6 % опыляются при помощи ветра.
Читайте также: