Цветки ветроопыляемых растений очень многочисленные и мелкие, при этом они вырабатывают много пыльцы. Как правило, это невзрачные цветки, собранные в небольшие малозаметные соцветия. Чаще всего ветроопыляемые растения произрастают большими группами, среди них можно найти как травы, так и деревья с кустарниками. Одно растение может давать миллионы пыльцевых зерен. У некоторых ветроопыляемых деревьев цветки появляются еще до того, как распустились листья.
У ветроопыляемых растений пыльца легкая, мелкая и сухая, тычинки обычно имеют длинную тычиночную нить, а пыльник вынесен за пределы цветка. Рыльца пестиков лохматые и длинные, так они лучше улавливают летающие в воздухе пылинки. У насекомоопыляемых растений цветки крупные, одиночные, часто они ярко окрашены. В глубине цветка вырабатывается сладкий нектар, пыльца и шероховатая, она легко к мохнатому телу насекомого.
Цветки, опыляемые ветром, почти полностью лишены аромата, нектара и окраски. При этом отсутствуют склеивающие вещества, а пыльца почти всегда имеет гладкую поверхность. Хотя ветроопыляемые цветки могут довольно часто посещаться насекомыми, эти переносчики не играют для растений большой роли.
Приспособления для опыления насекомыми
Важный признак насекомоопыляемого растения - наличие нектарников, цветки могут иметь запах, привлекательный для разных насекомых, или пахнуть особенно сильно в определенное время суток.
Структура многих цветков совпадает по размерам и форме со строением тела насекомого, являющегося его опылителем. Некоторые эволюционно развитые цветки образуют сложные проходы и ловушки, заставляющие насекомых проникать в них и выходить наружу по нужному пути, особенно это характерно для орхидных. В результате пыльник и касаются тела переносчика в необходимых для опыления точках и в строгой последовательности.
Приспособления для опыления ветром
Распространение является неуправляемым процессом, при этом велика вероятность того, что пыльцевые зерна попадут на рыльце собственного цветка. Для растения - нежелательное явление, поэтому у ветроопылямых цветков развиты многочисленные приспособления, препятствующие ему.
Цветки многих ветроопыляемых растений раздельнополые. У некоторых злаков при раскрытии цветка тычинки начинают очень быстро расти, пыльник изгибается, образуя своеобразную чашу, куда высыпается пыльца. Таким образом, она не падает вниз на почву, а ожидает порыва ветра.
В качестве конечной задачи типичного цветка выступает формирование плодов и семян. Для этого необходимо два процесса. Первым является . После него происходит собственно оплодотворение - появляются плоды и семена. Рассмотрим далее, какие существуют .
Общие сведения
Опыление растений - этап , на котором осуществляется перенос мелких зерен с тычинок на рыльце. Оно тесно связано с другой стадией развития культур - формированием органа размножения. Учеными было установлено два вида опыления: аллогамия и автогамия. При этом первая может осуществляться двумя путями: гейтоногамией и ксеногамией.
Характеристики
Автогамия - путем переноса зерен с тычинок на рыльце одного органа размножения. Другими словами, одна система самостоятельно осуществляет необходимый процесс. Аллогамия - перекрестный перенос зерен с тычинок одного органа на рыльце другого. Гейтоногамия предполагает опыление между цветками одной, а ксеногамия - разных особей. Первая генетически схожа с автогамией. В этом случае имеет место только перекомбинация гамет в одной особи. Как правило, такое опыление характерно для многоцветковых соцветий.
Самой благоприятной по своему генетическому эффекту считается ксеногамия. Такое опыление цветковых растений способствует увеличению возможностей перекомбинации генетических данных. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение внутривидового разнообразия, последующей приспособительной эволюции. Между тем, автогамия обладает немаловажным значением для стабилизации видовых признаков.
Способы
Метод опыления зависит от агентов переноса зерен и структуры цветка. Аллогамия и автогамия могут осуществляться с помощью одних и тех же факторов. Ими, в частности, выступают ветер, животные, человек, вода. Наибольшим разнообразием отличаются способы при аллогамии. Выделяют следующие их группы:
- Биологические - осуществляется с помощью живых организмов. В этой группе выделяют несколько подгрупп. Классификация осуществляется в зависимости от переносчика. Так, осуществляется (энтомофилия), птицами (орнитофилия), летучими мышами (хироптерофилия). Существуют и другие способы - с помощью моллюсков, млекопитающих и пр. Однако они выявляются в природе достаточно редко.
- Абиотические - связано с влиянием небиологических факторов. В этой группе различают перенос зерен с помощью ветра (анемофилию), воды (гидрофилию).
Способы, которыми осуществляется , считаются адаптациями к конкретным окружающим условиям. В генетическом плане они менее важны, чем типы.
Приспособление растений к опылению
Рассмотрим первую группу способов. В природе, как правило, встречается энтомофилия. Эволюция растений и переносчиков пыльцы проходила параллельно. Энтомофильные особи легко выделяются среди прочих. У растений и переносчиков есть взаимные приспособления. В некоторых случаях они настолько узкие, что культура не в состоянии самостоятельно существовать без своего агента (или наоборот). Насекомых привлекает:
- Цвет.
- Пища.
- Запах.
Кроме этого, некоторые насекомые используют цветки как убежище. Например, они прячутся там ночью. Температура в цветке выше, чем у внешней среды, на несколько градусов. Существуют насекомые, которые сами размножаются в культурах. Например, осы-хальциды используют для этого цветки.
Орнитофилия
Опыление птицами наблюдается преимущественно в тропических районах. В редких случаях орнитофилия имеет место в субтропиках. К признакам цветков, привлекающих птиц, можно отнести:
- Отсутствие запаха. У птиц достаточно слабое обоняние.
- Венчик имеет в основном оранжевый или красный цвет. В редких случаях отмечается синяя или фиолетовая окраска. Стоит сказать, что птицы легко отличают эти цвета.
- Большое количество слабоконцентрированного нектара.
Птицы зачастую не садятся на цветок, а опыляют, зависая рядом с ним.
Хироптерофилия
Летучие мыши опыляют преимущественно тропические кустарники и деревья. В редких случаях они участвуют в переносе зерен на травы. Летучие мыши опыляют цветки ночью. К признакам культур, которые привлекают этих животных, относят:
- Наличие флуоресцентной белой или желто-зеленой окраски. Она также может быть коричневатой, в редких случаях фиолетовой.
- Наличие специфического запаха. Он напоминает секреты и выделения мышей.
- Цветки распускаются ночью либо вечером.
- Крупные части свисают с ветвей на длинных цветоножках (баобаб) либо развиваются непосредственно на стволах
Анемофилия
Опыление приблизительно 20 % растений умеренной полосы осуществляется с помощью ветра. На открытых площадях (в степях, пустынях, полярных территориях) этот показатель значительно выше. Анемофильные культуры обладают следующими признаками:
Анемофильные культуры часто формируют большие скопления. Это значительно увеличивает шансы на опыление. В качестве примеров выступают березовые рощи, дубравы, заросли бамбука.
Гидрофилия
Такое опыление достаточно редко встречается в природе. Это обуславливается тем, что вода не является обычной средой обитания культур. У многих находятся над поверхностью и опыляются преимущественно насекомыми либо с помощью ветра. К признакам гидрофильных культур можно отнести:
Автогамия
У 75 % растений присутствуют обоеполые цветки. Это обеспечивает самостоятельный перенос зерен без внешних носителей. Автогамия нередко бывает случайной. Это имеет место особенно при неблагоприятных условиях для переносчиков.
Автогамия базируется на принципе "лучше самостоятельное опыление, чем вообще никакого". Такой тип переноса зерен известен у многих культур. Как правило, они развиваются в неблагоприятных условиях, на территориях, где сильно холодно (тундра, горы) или очень жарко (пустыня) и отсутствуют переносчики.
В природе, между тем, встречается и регулярная автогамия. Она постоянна и крайне важна для культур. К примеру, самоопыляются такие растения, как горох, арахис, пшеница, лен, хлопчатник и прочие.
Подтипы
Автогамия может быть:
Клейстогамия обнаруживается в разных систематических группах культур (в некоторых злаках, например).
Ветроопыляемые растения – растения, опыляемые с помощью ветра, однако, при
различных обстоятельствах, они также могут быть опыляемы насекомыми. У
ветроопыляемых растений очень мелкие и многочисленные цветки. Такие растения
вырабатывают много пыльцы: одно растение способно вырабатывать миллионы
пыльцевых зёрен. У многих ветроопыляемых растений (лещина, осина, ольха,
шелковица) цветки появляются ещё до распускания листьев.
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).
У ветроопыляемых растений тычинки обычно имеют длинную тычиночную нить и выносят пыльник за пределы цветка. Рыльца пестиков также длинные, «лохматые» – чтобы уловить летающие в воздухе пылинки. У этих растений есть некоторые приспособления и к тому, чтобы пыльца не расходовалась зря, а попадала предпочтительно на рыльца цветков своего же вида. Многие из них цветут по часам: одни распускаются рано утром, другие днём.
Для растений, опыляемых ветром, характерны следующие признаки:
– невзрачные мелкие цветки, часто собранные в соцветия, но мелкие, малозаметные;
– перистые рыльца и пыльники на длинных свисающих нитях;
– очень мелкая, легкая, сухая пыльца.
Примеры ветроопыляемых растений: тополь, ольха, дуб, береза, орешник, рожь, кукуруза. Деревья, опыляемые ветром, обычно цветут весной, до распускания листьев, которые помешали бы переносу пыльцы.
К ветроопыляемым растениям принадлежат дубы и буки, ольха и береза, тополя и платаны, грецкий орех и лещина. Кроме деревьев, ветром опыляются многие травы, живущие обычно большими сообществами: злаки, ситники, осоки, конопля, хмель, крапива и подорожник. В этом списке – лишь примеры, он вовсе не претендует на полноту перечня названий ветроопыляемых растений.
Первая бросающаяся в глаза особенность цветков, опыляемых ветром, – это отсутствие яркой окраски и аромата, отсутствие нектара. Напротив, пыльцевые зерна развиваются в большом изобилии. При этом они чрезвычайно мелкие: у ветроопыляемых растений отдельная пылинка имеет массу 0,000001 мг. Для сравнения можно вспомнить, что у опыляемой пчелами тыквы пылинка в тысячу раз тяжелее: ее масса 0,001 мг. Одно соцветие ржи способно произвести 4 млн. 200 тыс. пыльцевых зерен, а соцветие конского каштана даже вдесятеро больше – 42 млн. Характерная особенность пыльцевых зерен ветроопыляемых цветков заключается в том, что они совершенно лишены склеивающих веществ и в большинстве случаев имеют гладкую поверхность.
Несмотря на то, что ветроопыляемые цветки лишены нектара, они достаточно часто посещаются насекомыми, которые питаются пыльцой. Однако как переносчики пыльцы эти насекомые почти не играют роли.
Распространение пыльцы, которую растение «бросает на ветер», – процесс, конечно, неуправляемый. И вероятность того, что пыльцевые зерна упадут на рыльце собственного цветка, очень велика. Но, как мы знаем, самоопыление для растения нежелательно. Поэтому у ветроопыляемых цветков широко развиты приспособления, препятствующие ему. Особенно частым является неодновременное созревание пыльников и рыльца. У многих ветроопыляемых растений по той же, наверное, причине цветки раздельнополы, а подчас и двудомпы.
Большинство ветроопыляемых древесных растений зацветает ранней весной, еще до распускания листьев. Особенно ярко это видно у березы, у орешника. Ведь понятно, что густая летняя листва была бы очень труднопреодолимым препятствием для летящей по ветру пыльцы.
Можно назвать и некоторые другие приспособления к опылению ветром. У многих злаков тычинки при раскрывании цветка начинают необыкновенно быстро расти, удлиняясь ежеминутно на 1–1,5 мм. За короткое время их длина в 3–4 раза превосходит первоначальную, они вырастают за пределы цветка и свешиваются вниз. И только когда пыльники окажутся внизу, они начинают растрескиваться, причем пыльник здесь несколько изгибается и образует своеобразный лоток или чашу, куда ссыпается пыльца. Она таким образом не падает вниз, на почву, а дожидается очередного порыва ветра, чтобы полететь на его крыльях.
Интересно, что цветоножки в колосках некоторых злаков к началу цветения как бы растопыриваются, образуя между собой угол в 45–80°. Это тоже способствует выдуванию пыльцы ветром. Лишь только цветение кончится, опыленные цветки возвращаются на место.
Изменяется во время цветения положение всего соцветия и у берез, тополей, граба. Сначала соцветия бывают направлены вверх. Но перед тем, как начнут лопаться пыльники, стержень сережки вытягивается н соцветие свешивается вниз. Каждый цветок при этом становится отделенным от другого и доступным ветру. Пыльца падает из пыльников вниз на чешуйку нижнего цветка и уже отсюда сдувается ветром.
Есть у ветроопыляемых растений и «взрывчатый» тип цветка, сходный с таковым у насекомоопыляемых. Так созревающие в бутоне тычинки цветка одного из видов крапивы напряжены настолько, что при раскрывании его резко расправляются и разбрасывают пыльцу из лопнувших пыльников. В этот момент над цветком можно увидеть густое облачко пыльцы.
Пыльца ветроопыляемых цветков рассыпается ими отнюдь не в любое время дня и ночи, а только в благоприятную погоду, обычно относительно сухую, при слабом или среднем ветре. Чаще всего наиболее подходящими для опыления оказываются утренние часы.
Сравнение насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений
|
Признаки цветка |
Насекомоопыляемые растения |
Ветроопыляемые растения |
| Невзрачный или отсутствует | ||
|
2. Расположение тычинок |
Внутри цветка |
Открыто, пыльники на длинных нитях |
|
3. Рыльца пестиков |
Небольшие |
Большие, часто перистые |
| Не очень много, липкая, крупная | Очень много, сухая, мелкая | |
|
Есть у многих |
||
|
Есть у многих |
В процессе исторического развития, тесно связанного с эволюци-ей образа жизни и морфологии высших насекомых, у растений вы-работался целый ряд приспособлений, препятствующих самоопыле-нию и обеспечивающих перекрестное опыление.
Приспособления растений к перекрестному опылению.
Среди мно-гообразия форм подобных приспособлений можно выделить сле-дующие.
Пространственное разделение мужских и женских генеративных ор-ганов. Более всего оно выражено у двудомных растений, у которых на одних растениях развиваются только мужские цветки с тычинками, а на других – только женские с пестиками (клубника, ивы, конопля). У однодомных раздельнополых растений, так же как у двудомных, цветки однополые (они имеют или тычинки, или пестики), но они развиваются на одном и том же растении (огурец, тыква, дуб и др.).
Изоляция генеративных органов цветков происходит у растений не-которых видов и в обоеполых цветках (например, у гречихи). При этом в цветках у одних растений тычинки длинные, а пестик корот-кий, а в цветках других, наоборот, длинный пестик и короткие ты-чинки.
Пыльники у одних цветков находятся на такой высоте, на какой находятся рыльца у других цветков. Замечательно то, что в пыльниках коротких тычинок образуется более мелкая пыльца, кото-рая в случае попадания на рыльце длинностолбчатого пестика, как правило, не сможет осуществить оплодотворения, так как прораста-ющая коротенькая пыльцевая трубочка не доходит до завязи.
Разновременное созревание мужских и женских генеративных орга-нов в обоеполых цветках.
В одних случаях раньше созревают пыльни-ки, чем рыльца, как у подсолнечника, иван-чая (кипрея), крыжов-ника и герани. Созревшие пыльники лопаются, пыльца из них вы-сыпается или собирается насекомыми. Ко времени созревания рылец, ее в этом цветке не остается, а опыление происходит за счет пыльцы с других цветков этого или другого растения.
У ряда растений (яблоня, груша, подорожник и др.) раньше со-зревает рыльце.
Опыление происходит пыльцой с других цветков до того, как созреет собственная пыльца.
Физиологическая несовместимость. У многих растений хотя мужс-кие и женские генеративные органы созревают одновременно, но при попадании на пестик собственной пыльцы самоопыления не про-исходит. Это объясняется тем, что собственная пыльца, даже попав на рыльце, совершенно не прорастает или в некоторых случаях про-растает значительно медленнее, чем пыльца с другого цветка (у кле-вера и других бобовых кормовых трав).
Это явление называют само-бесплодностью или автостерильностью.
У некоторых растений пыльца не прорастает не только на рыльце собственного цветка, но и на рыльце других цветков того же расте-ния. Наконец, у ряда сортов плодовых и ягодных культур (яблоня, груша и др.) пыльца не прорастает даже на рыльце другого растения того же сорта и перекрестное опыление возможно только между рас-тениями разных, иногда строго определенных сортов.
Для перекрестного опыления с помощью насекомых у энтомофиль-ных растений в процессе их эволюции выработался ряд специальных приспособлений.
Это прежде всего выделение нектара, приманиваю-щего насекомых и служащего для них источником корма. Более тяже-лую, менее сыпучую, чем у ветроопыляемых растений, пыльцу, на-секомые легко могут собрать, сформировать в виде обножки, пере-нести в гнездо для выращивания расплода и собственного белкового питания.
Цветки энтомофильных растений, как правило, крупнее и заметнее, чем у ветроопыляемых растений. Мелкие цветки часто со-браны в крупные соцветия, легко различимые с далекого расстояния.
При этом у некоторых видов (например, у подсолнечника и других сложноцветных) часть цветков вокруг корзинки лишена генератив-ных функций и яркая окраска сильно развитых лепестков служит как бы зрительной приманкой для привлечения насекомых.
Интерес-но, что цветки подавляющего большинства энтомофильных расте-ний имеют такую окраску, которую легко различают насекомые (жел-тую, синюю), или отражают легко воспринимаемые насекомыми ультрафиолетовые лучи.
Немаловажное значение для привлечения насекомых имеет и аромат цветков, особенно тех, которые не отличаются яркой окраской лепес-тков, например у липы, некоторых зонтичных и других растений.
Роль различных насекомых в опылении растений.
Наиболее важное значение в становлении эволюции энтомофильных растений имели различные представители перепончатокрылых, в частности пчели-ные. Последние и сохранили свою ведущую роль в осуществлении перекрестного опыления возделываемых человеком растений.
Не все насекомые, посещающие цветки ради нектара, полезны для перекрестного опыления. Некоторые жуки и клопы, например, хотя и лакомятся нектаром, но приносят растениям больше вреда, чем пользы.
Очень незначительную роль в опылении цветков играют бабочки (среди которых довольно много вредителей), блестянки, наездники и короткохоботные осы.
Среди диких представителей энтомофауны существенное значение как опылители имеют шмели, одиночные пчелы, некоторые виды настоящих ос и цветочных мух. При этом каждая из указанных групп представляет интерес для опыления рас-тений определенных видов.
Ветроопыляемые растения
Например, длиннохоботные шмели ус-пешнее, чем другие насекомые, опыляют цветки красного клевера. Некоторые представители одиночных пчел хорошо приспособлены к вскрытию цветков и опылению люцерны.
Цветочные мухи хорошо опыляют семенники моркови. Однако численность диких насекомых резко изменяется в разные годы, не говоря уже о том, что в связи с распашкой межей, пустующих земель и массовым внедрением хими-ческих мер борьбы с вредителями и болезнями растений количество диких насекомых-опылителей резко сокращается. В современных ус-ловиях, особенно в районах интенсивного земледелия, их роль как опылителей сводится почти к нулю.
Основная роль в опылении сельскохозяйственных энтомофиль-ных культур принадлежит медоносным пчелам, строение и образ жизни которых в процессе эволюции наилучшим образом приспо-соблены к выполнению этой функции.
Они живут большими семья-ми, численность которых в период цветения важнейших медоносов достигает нескольких десятков тысяч. Для собственного питания, выращивания расплода и создания кормовых запасов пчелиная семья собирает в период цветения энтомофильных растений свыше 200 кг нектара и 20–25 кг пыльцы. Чтобы собрать такое количество некта-ра, пчелы каждой семьи должны посетить свыше 500 млн. цветков, в каждом из которых содержится 0,5 мг нектара.
Почти такое же коли-чество посещений цветков требуется для сбора пыльцы. Таким обра-зом, сильная пчелиная семья за сезон посещает свыше миллиарда цветков. Ни один другой вид насекомых не может сравниться с ме-доносной пчелой по объему проводимой опылительной работы. Но дело не только в количественных показателях. Важно, что медонос-ные пчелы зимуют большими семьями. Весной, когда численность диких насекомых-опылителей резко сокращается (у шмелиной се-мьи, например, остается только матка), пчелиная семья может на-править на сбор нектара и пыльцы 10-ти тысячную армию рабочих пчел, число которых по мере увеличения количества цветущих расте-ний возрастает с каждым днем.
В то время как большинство видов одиночных пчел относят к насекомым монотрофным (посещают цветки растений только одно-го рода или вида) или олиготрофным (посещают цветки ряда видов одного семейства), медоносная пчела, как политрофное насекомое, собирает нектар и пыльцу со всех доступных ей энтомофильных растений, принадлежащих к разным семействам, родам и видам.
При этом рабочие пчелы быстро переключаются на посещение целых мас-сивов растений тех или иных видов с начала их массового цветения, т. е. в периоды наибольшей потребности в опылителях. Для загрузки медового зобика за один вылет пчела должна посетить в зависимос-ти от нектаропродуктивности растения 80–150 цветков. Такое же число цветков она должна посетить для сбора пыльцы и формирова-ния обножек. В двух обножках пчелы массой около 15–20 мг содер-жится свыше 3 млн.
пыльцевых зерен. К телу пчелы, покрытому волосяным покровом, при многократном посещении цветков при-стают тысячи разнокачественных пыльцевых зерен, которые пере-носятся на рыльца пестиков. При этом каждый цветок посещается пчелами в течение его жизни обычно не один, а много раз.
Тем самым обеспечиваются наилучшие условия для избирательного опы-ления и оплодотворения. Вот почему в условиях интенсивного зем-леделия правильная организация опыления энтомофильных культур пчелами служит необходимым элементом агротехнического комп-лекса для получения высоких урожаев, улучшения качества продук-ции и снижения ее себестоимости.
Насекомоопыляемые растения
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.
Приспособленность растений к опылению
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.
Цветки могут иметь запах привлекательный для разных насекомых или пахнуть особенно сильно в разное время суток.
Многие белые или светлые цветки особенно сильно пахнут вечером и ночью – их опыляют ночные бабочки. Пчёл привлекают сладкие, «медовые» запахи, а мух – запахи для нас часто не очень приятные: так пахнут многие
зонтичные растения (сныть, борщевик, купырь).
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.
У насекомоопыляемых растений в процессе эволюции выработалось ряд приспособлений:
1. Цветки крупные одиночные, яркоокрашенные.
4. Аромат цветков усиливается в большинстве случаев к ночи. Такие цветки опыляются ночными бабочками. Ландыш, роза, левкой, сирень — издают нежный, тонкий аромат, а цветки клевера, яблони, груши пахнут медом, поэтому всегда окружены роем пчел.
Наиболее широко известны и демонстративны приспособления цветов в отношении насекомых-опылителей. Так, клевер луговой имеет венчик, сросшийся в длинную трубку, поэтому его могут опылять насекомые с длинным хоботком.
Если у вида или группы видов растений формируется наличие какого- то признака, то, они совпадают по внешнему виду с посетителями. Общая структура многих цветков удивительно совпадает с размерами и строением тела насекомого – опылителя, при этом совпадают и территории их географического распространения – ареалы.
Хорошие примеры тому – виды родов борца и клевера, опылители которых – шмели и длиннохоботковые пчелы, так как цветки этих растений имеют венчик, сросшийся в длинную трубку. Когда клевер был впервые привезен в качестве сельскохозяйственной культуры в Австралию и Новую Зеландию, где не было этих насекомых, перекрестного опыления не происходило, семена не вызревали.
Для получения семян потребовалось завести в специальных коробках шмелей, и только после этого урожай семян клевера был получен.
Цветки, опыляемые жуками
Ряд современных видов покрытосеменных опыляется исключительно или преимущественно жуками. Цветки у них либо крупные одиночные (как у магнолиевых, лилейных, шиповника), либо мелкие и собраны в соцветие, как у бузины, кизила, спиреи и многих зонтичных.
Часто такие цветки посещают представители 16 семейств жуков, хотя основной пищей им служит сок вегетативных частей растений, плоды, помет или гниющие остатки. У жуков обоняние развито гораздо сильнее зрения, поэтому опыляемые ими цветки часто белые или неяркие, но имеют сильный запах, обычно фруктовый, пряный или напоминающий неприятный запах брожения. Некоторые опыляемые жуками растения выделяют нектар, в других эти насекомые кормятся непосредственно лепестками или пыльцой.
В большинстве случаев семяпочки хорошо защищены завязью и находятся вне досягаемости жующих челюстей опылителей.
Цветки, опыляемые пчелами, осами и мухами
Пчелы – важнейшая группа животных, посещающих цветки. Они опыляют больше видов растений, чем кто-либо еще. Пчелы живут за счет нектара, а рабочие особи собирают еще пыльцу на корм личинками. Их ротовой аппарат, щетинки на теле и другие придатки являются специальными приспособления, облегчающими сбор и перенос этих продуктов.
Многие виды пчел высоко специализированны в выборе посещаемых цветков, при этом они имеют морфологические и физиологические приспособления. Так, если они посещают растения крупных цветков, то аппарат для ее сбора снабжен грубыми щетинками, а если собирают нектар из цветков с длинной трубкой, то их ротовые придатки удлиненные.
Опыление растения пчелой.
Цветки, эволюционирующие вместе с пчелами, имеют броские, ярко окрашенные лепестки, обычно голубые или желтые, часто с особым узором, по которому насекомые могут без труда их опознать.
Для «пчелиных» цветков типичны нектарники у основания трубки венчика; они часто погружены так, что доступны только для специализированных ротовых придатков пчел и недосягаемы, например, для грызущего аппарата жуков.
Такие цветки, как правило, имеют своего рода «посадочные площадки». Например, мытник, растение, относящееся к семейству губоцветных и имеющее неправильной формы цветок. Тычинки его сложены вместе и таким образом, что пыльники оказываются в узкой шлемообразной губе венчика.
Отогнутая нижняя губа служит для насекомого посадочной площадкой. Чтобы достать глубоко спрятанный нектар, шмелям приходится с силой протискивать голову внутрь цветка. Они неизбежно расширяют щель верхней губы. При этом пыльники трутся друг о друга и порошкообразная пыльца сыплется прямо на голову насекомого.
Конечно же, шмель не испытывает от этого никакого неудобства: забрав нектар из одного цветка, он летит к следующему. Рыльце пестика у цветка мытника выступает из-под верхней губы так, что при первой же попытке проникнуть в цветок шмель непременно касается его своей обсыпанной пыльцой головой. Пыльца прилипает к липкой поверхности рыльца. Так совершается опыление – тот краткий акт, для осуществления которого предназначено все «оснащение» цветка: нектар, окраска, запах и, наконец, сложные конструктивные формы его.
Один из наиболее обычных посетителей цветков в северном умеренном поясе – шмели. Они не способны к полету, пока температура их мышц, приводящих в движение их крылья, не достигнет 32 ° С; для ее поддержания они должны постоянно кормиться на богатых нектаром цветках.
Такие растения, как живокость, люпин и иван-чай, регулярно посещаются шмелями.
Некоторые наиболее эволюционно продвинутые цветки, особенно у орхидных, образовали сложные проходы и ловушки, заставляющие пчел проникать внутрь них и выходить наружу по определенному пути. В результате пыльник и рыльце прикасаются к телу насекомого в определенной точке и в необходимой последовательности.
Цветки, опыляемые бабочками
Цветки, опыляемые бабочками, обычно бывают красными или оранжевыми.
У видов, как правило, опыляемых ночными бабочками, белые или бледно окрашенные очень ароматные цветки, как, например, у некоторых видов табака, причем их сильный сладкий запах часто проявляется только после захода солнца.
В цветках, опыляемых бабочками, нектарники часто находятся в основании длинной узкой трубки венчика или шпорца, откуда его могут достать только эти насекомые с их вытянутым сосущим ротовым аппаратом. Бражники, например, обычно не залазают в цветок, как пчелы, а зависают над ним, вставляя свой длинный хоботок в цветочную трубку.
Соответственно эти цветки не имеют «посадочных площадок», ловушек и сложного внутреннего устройства, как наблюдается при опылении пчелами. Есть и менее специализированные виды бабочек-опылителей, которые посещают более мелкие цветки с относительно короткими трубками. Насекомые по ним просто ползают.
Для растений, опыляемых насекомыми, характерны следующие признаки: – крупные одиночные цветки или мелкие, но собранные в хорошо заметные соцветия; – яркая окраска лепестков или листочков простого околоцветника; – наличие нектара или аромата; – крупная, липкая, шероховатая пыльца. Разные виды растений опыляются “своими” насекомыми, которые посещают только их цветки.
Насекомоопыляемые растения
Насекомое, заползая внутрь цветка, проникает своим хоботком в нектарник — в особое вместилище сладкого сока — нектара. Одни насекомые, например пчелы, собирают нектар в запас, другие тут же питаются им. Попутно насекомые вымазываются золотисто-желтой пыльцой. Перелетая с цветка на цветок, они переносят пыльцу на рыльца пестиков и, таким образом, способствуют опылению.
Эти «почтальоны» надежнее ветра, и потому растения, опыляемые насекомыми, образуют значительно меньше пыльцы, чем растения, опыляемые ветром. Примеры растений, опыляемыми насекомыми: бузина, крушина, липа, лютик, лапчатка, дербенник извилистый, переступень белый, ветренница лютиковая, У растений, опыляемых ветром, цветки диаметрально противоположны цветкам, которые опыляются насекомыми. Для растений, опыляемых ветром, характерны следующие признаки: – невзрачные мелкие цветки, часто собранные в соцветия, но мелкие, малозаметные; – перистые рыльца и пыльники на длинных свисающих нитях; – очень мелкая, легкая, сухая пыльца.
Поэтому цветки ветроопыляемых (анемофильных) растений невзрачны, не издают никакого запаха, не выделяют нектара. Околоцветник у них очень слабо развит или совсем отсутствует. Он здесь и не нужен. Напротив, выдвинутые далеко наружу пыльники свободно овеваются ветром (злаки, осоки) , который выдувает из них пыльцу и рассеивает по воздуху.
Даже легкий ветерок качает сережки, метелки, тычинки. Примеры ветроопыляемых растений: тополь, ольха, дуб, береза, орешник, рожь, кукуруза, ель, осина, вяз, ясень, граб, пшеница, просо.
Яркая окраска лепестков, наличие нектара и аромата, пыльца
Пчелы переносят пыльцу с одного цветка на другой, тем самым опяляя растения
Под опылением у растений обычно понимают перенос пыльцы с пыльников тычинок на рыльце пестика. Поскольку цветки есть только у покрытосеменных растений, то уместно говорить лишь об их опылении. Однако, например, опыление с помощью ветра есть у голосеменных.
Чаще всего перенос пыльцы у растений происходит с помощью насекомых или ветра.
Также встречается самоопыление в бутоне цветка, искусственное опыление (осуществляемое человеком), перенос пыльцы водой.
В природе широко распространено перекрестное опыление, когда пыльцой одного растения опыляются цветки другого.
Но самоопыление встречается не только у самоопыляемых растений, бывает что растение самоопыляется с помощью насекомых или ветра.
Опыление насекомыми
Многие цветковые растения опыляются насекомыми.
Такое приспособление выработалось у растений в процессе эволюции.
Энтомофильные растения
Они привлекают насекомых-опылителей сладким нектаром и пыльцой. Насекомое садится на цветок и пачкается пыльцой. Далее летит на цветок другого растения того же вида и оставляет там часть пыльцы с первого растения. Таким образом, второй цветок опыляется пыльцой первого. Пыльца же второго цветка может оказаться на рыльце цветка третьего растения и т.
Насекомоопыляемые растения обычно имеют либо яркие крупные цветки, либо соцветия. В любом случае они хорошо заметны. Часто цветки источают приятный или не очень запах, привлекающий насекомых.
Насекомые питаются не только пыльцой, но и нектаром, который выделяется нектарниками, находящимися обычно у оснований лепестков цветка.
В процессе эволюции не только растения приспосабливались к опылению насекомыми, но и насекомые приспосабливались к определенным цветкам растениям.
Поэтому в природе часто встречается явление, когда один вид растения опыляется только одним своим видом насекомого. Например, львиный зев опыляется только шмелями. (Но это не значит, что шмели опыляют только львиный зев.)
Опыление насекомыми считается наиболее эффективным, чем опыление ветром.
Поэтому при опылении насекомыми растениям не требуется производить огромное количество пыльцы.
Опыление ветром
Ветроопыляемые покрытосеменные растения по-видимому эволюционно возникли раньше насекомоопыляемых. При опылении ветром не нужны крупные пахнущие цветки или соцветия.
Однако требуется производить куда больше пыльцы, так как основная часть ее не достигает цели, опадает на землю и уносится мимо цветков.
Опыление ветром наиболее эффективно, если растения одного вида растут группами, а не по одному.
Так на кукурузном поле опыление почти точно произойдет, а вот если посадить несколько растений кукурузы в саду, то к осени получатся полупустые початки, так как на рыльца цветков попадало мало пыльцы.
Многие деревья являются ветроопыляемыми. Их пыльца легкая и сухая. Такие деревья растут зарослями (березовая роща, орешник) и цветут еще до распускания листвы, чтобы она не мешала переносу пыльцы.
У растений, которые специализируются на опылении ветром, мелкие невзрачные цветки, так как яркие и большие им не нужны.
Зато часто наблюдаются длинные тычиночные нити и крупные пыльники. Такие тычинки свисают из цветка, ветер их колышет, в результате чего из них легко высыпается пыльца и уносится ветром.
Опыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестиков.
Различают 2 типа опыления: самоопыление и перекрестное (насекомыми, искусственное, ветром).
Опыление — важный процесс, без которого не происходит образование плодов и семян.
Перенесение пыльцы с цветка одного растения на цветки другого называется перекрестным опылением.
Чаще всего перекрестное опыление осуществляется насекомыми, ветром, но может еще переноситься водой, птицами, животными.
У насекомоопыляемых растений в процессе эволюции выработалось ряд приспособлений:
Цветки крупные одиночные, яркоокрашенные.
2. Мелкие соцветия обычно собраны в соцветия, тоже яркоокрашенные.
3. Сладкий сок нектар, расположенный в глубине цветка и вырабатываемый особыми железками — нектарниками.
4.
Аромат цветков усиливается в большинстве случаев к ночи. Такие цветки опыляются ночными бабочками. Ландыш, роза, левкой, сирень — издают нежный, тонкий аромат, а цветки клевера, яблони, груши пахнут медом, поэтому всегда окружены роем пчел.
5. Пыльца крупная, липкая, шероховатая легко прилипает к мохнатому телу насекомых. Опыление насекомыми наиболее экономичный и эффективный способ, который широко применяется в сельском хозяйстве для повышения урожайности растений. С этой целью на полях гречихи, с садах специально расстанавливают ульи и получают в 2-3 раза урожай выше.
У ветроопыляемых растений выработались свои приспособления, отличающиеся от насекомоопыляемых:
Растут большими скоплениями.
2. Созревают много пыльцы.
3. Пыльца сухая, мелкая.
4. Зацветают раньше, чем распустятся листочки, чтобы пыльца не задерживалась.
5. Цветки мелкие, невзрачные, обычно собраны в соцветия, не издают запаха.
6. Пыльники на длинных ножках свисают из цветка.
7. Крупные и пушистые рыльца, как и тычинки, высовываются из цветка.
8. Не имеют нектарников. В природе опыление многих растений происходит с помощью ветра.
Что такое рефлекс? Рефлекторная дуга на примере коленного рефлекса.
Pефлекс — реакция организма на изменения внешней или внутренней среды, осуществляемая при посредстве центральной нервной системы в ответ на раздражение рецепторов.
Рефлекторная дуга — это путь, по которому раздражение (сигнал) от рецептора проходит к исполнительному органу.
Структурную основу рефлекторной дуги образуют нейронные цепи, состоящие из рецепторных, вставочных и эффекторных нейронов. Именно эти нейроны и их отростки образуют путь, по которому нервные импульсы от рецептора передаются исполнительному органу при осуществлении любого рефлекса.
Рефлекторная дуга состоит из пяти отделов:
1.рецепторов , воспринимающих раздражение и отвечающих на него возбуждением.
Рецепторы расположены в коже, во всех внутренних органах, скопления рецепторов образуют органы чувств (глаз, ухо и т.
Роль опылителей в природе и сельском хозяйстве
2. чувствительного (центростремительного) нервного волокна , передающего возбуждение к центру; нейрон, имеющий данное волокно, также называется чувствительным.
3. нервного центра , где происходит переключение возбуждения с чувствительных нейронов на двигательные; Центры большинства двигательных рефлексов находятся в спинном мозге.
В головном мозге расположены центры сложных рефлексов, таких, как защитный, пищевой, ориентировочный и т. д. В нервном центре происходит синаптическое соединение чувствительного и двигательного нейрона.
4.двигательного (центробежного) нервного волокна , несущего возбуждение от центральной нервной системы к рабочему органу; Центробежное волокно — длинный отросток двигательного нейрона.
Двигательным называется нейрон, отросток которого подходит к рабочему органу и передает ему сигнал из центра.
5. эффектора — рабочего органа, который осуществляет эффект, реакцию в ответ на раздражение рецептора. Эффекторами могут быть мышцы, сокращающиеся при поступлении к ним возбуждения из центра, клетки железы, которые выделяют сок под влиянием нервного возбуждения, или другие органы.
Коленный рефлекс относится к группе безусловных рефлексов.
Его можно проверить, попросив больного положить одно колено на другое и легко, но резко ударить в область под надколенником (в ямку). В норме конечность совершит разгибание. Физиология процесса основана на том, что при воздействии на мышечное сухожилие (четырехглавой мышцы бедра), оно растягивается и действует на мышцу разгибающую ногу. Это провоцирует самопроизвольное выпрямление ноги. Значение коленного рефлекса в обеспечении функции поддержания позы и равновесия.
Схема передачи основана на том, что импульс, полученный во время удара, от рецепторов (нервно-мышечных веретен) передается по аксонам к телам чувствительных нейронов (клеток, находящихся в узлах около спинного мозга).
В период цветения, с момента появления окрашенного бутона и до опадания лепестков, происходит процесс опыления. После этого начинает расти завязь, а из семяпочек образуются семена.
Обязательным условием начала роста плода является попадание пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Иными словами, должен произойти процесс опыления.
Когда пыльца переносится с одного цветка на другой, опыление перекрёстное, а если пыльца остается внутри цветка – происходит самоопыление.
При самоопылении пыльца большинства растений попадает с тычинок на пестик этого же цветка, иногда это происходит уже внутри нераскрывшегося бутона. К самоопыляемым растениям относятся пасленовые, бобовые, лён , пшеница, кукуруза. У такого способа переноса пыльцы есть свои преимущества: полученное потомство на 100% сохранит наследственные признаки, а результат не зависит от внешних условий (ветра, влажности воздуха, температуры окружающей среды). Очень часто самоопыление и перекрёстное опыление происходят одновременно.
При перекрёстном опылении зёрна пыльцы переносятся с одного цветка на другой с помощью насекомых, иногда птиц или летучих мышей, ветра - берёза или орешник, или воды - водяные, прибрежные виды. Такое опыление помогает потомству соединить в себе генетические признаки родителей.
У ветроопыляемых обычно невзрачные цветки, которые объединяются в соцветия метёлка или сложный колос. У таких образуется много мелкой и лёгкой пыльцы. Поднимающийся ветер, разносит её на значительные расстояния, производя переопыление, находящихся неподалеку растений подобного вида. Растения, опыляемые ветром, можно отличить по следующим признакам – они (среди них есть травы, деревья, кусты) растут большими группами, цветение у них происходит до распускания листьев.
Тычиночная нить у ветроопыляемых растений имеет такую длину, которая позволяет пыльнику выйти за пределы цветка. Длинные и «мохнатые» рыльца пестиков улавливают, переносимые ветром пылинки. На таких цветках предусмотрен механизм, который повышает вероятность попадания пыльцы на нужных соседей. Каждый вид цветёт в определённое время суток.
Растения, опыляемые насекомыми, вынуждены привлекать пчёл, бабочек, шмелей или мух различными способами, в частности, выделяя нектар. Чтобы получить сок, насекомое должно задеть пыльники и пестик, взять с него пыльцу и в то же время оставить пыльцу с другого цветка. В награду за проделанную работу пчела или бабочка получает сладкую капельку.
Наличие нектара – один из признаков растений, опыляемых насекомыми. Ещё один признак насекомоопыляемых – яркие, заметные лепестки, сильный и привлекательный запах. Цветки чаще обоеполые, зёрна пыльцы имеют такую форму, которая позволяет им прилипать к насекомым и переноситься с одного цветка на другой.
Было замечено, что окраска цветка, в невидимом для человеческого глаза спектре, но хорошо заметном для насекомых, меняется. Это изменение показывает, есть ли в нём нектар или нет. Уже опылившийся цветок не нуждается больше в опылении и перестает выделять нектар. Цветки, в которых нет нектара, насекомые посещают гораздо реже.
Часть насекомоопыляемых растений привлекает насекомых без ограничений. На ромашке садовой или пионе можно встретить почти всех насекомых опылителей. В то же время нектар с гвоздики может получить только бабочки с длинным хоботком, а до нектара клевера может добраться только шмель. Но в любом случае насекомое опустившееся, на такой цветок, без пыльцы на другой цветок не улетит.
При искусственном опылении человек переносит пыльцу с тычинок на пестик. В этом случае получаются новые сорта или повышается урожайность растений. Процедуру искусственного опыления для ветроопыляемых растений проводится при полном безветрии. Насекомоопыляемые искусственно опыляют в холодную и сырую погоду. Искусственно можно переопылять ветро-, насекомо- и самоопыляемые растения.