Интернет-газета KONTINENT на Facebook Интернет-газета KONTINENT в Одноклассниках  Интернет-газета KONTINENT ВКонтакте Интернет-газета KONTINENT в Twitter
Главная | Блоги | Насекомые и цветок

Насекомые и цветок

Мы восхищаемся огромным разнообразием цветов — их чудесными формами, красками и ароматом. Однако немногие знают, что всем этим  мы обязаны существованию насекомых. Эти слова принадлежат замечательному английскому ученому Чарльзу Дарвину.

Насекомые и цветок

Причем здесь насекомые! Разве цветы созданы не для человека? Думаю, большинство людей, или, по крайней мере, значительная их часть, так считают. Такая красота и создана только для насекомых! Это задевает наше самолюбие. Однако, как бы то ни было, это так. Цветок появился в качестве одного из приспособлений для переноса пыльцы с одного растения на другое. Притом, в его создании принимали участие не только растения, но и насекомые: они совместно «ваяли» их.

Чтобы разобраться в этом,  давайте мысленно перенесемся на 300-400 миллионов лет назад. В глубокой древности леса  были совершенно непохожие на современные —  в природе господствовали споровые растения. Древовидные плауны достигали 30-метровой высоты. Могучие хвощи (не чета современным) поднимались десятиметровой стеной. Затем появились папоротники и первые, пока еще немногочисленные, хвойные.  Многие из них живут и поныне. Эти растения принимали участие в образовании каменного угля. Благодаря ним, мы и сейчас чувствуем тепло лучей Солнца, которые достигали поверхности Земли в те далекие времена. Это удивительно, посредством угля растения смогли создать систему аккумуляции солнечной энергии.

Современные покрытосеменные (растения с оформленным цветком) тогда отсутствовали. Они еще не появились на нашей планете. Представьте, лес, луг, поляну без цветов. Грустно и неуютно в таком лесу. Природе пришлось ждать еще 100-200 млн. лет пока появились первые покрытосеменные. Прошло еще несколько десятков миллионов лет, и в мрачных хвощово-плауновых и хвойных лесах стали благоухать цветы. Это произошло около 130 млн. лет назад.

Древние растения имели большие органы плодоношения, которые вырабатывали огромное количество спор и пыльцы. Их было настолько много, что  покрывали толстым слоем землю. Об этом свидетельствует микроскопический анализ каменного угля (в частности антрацита); в нем рассеяна масса спор. Современные голосеменные (а это в большинстве хвойные) и сейчас вырабатывают большое количество пыльцы. Во время их цветения трава, почва, листья деревьев сплошь покрываются  желтым налетом. Особенно хорошо это заметно в лужах, куда пыльца сдувается ветром или смывается дождем.

Леса в те далекие времена были населены насекомыми, которые, так же как и растения, очень сильно отличались от современных. Ученые установили, что насекомые произошли от древних кольчатых червей, поэтому в то время они имели много черт своих предков. Это произошло около 400 млн. лет назад. Большинство насекомых ползали по земле или растениям; летать они пока что еще не могли.

Летающие насекомые появились значительно позже, 300-320 млн. лет назад. Они опровергли известную поговорку о том, что рожденный ползать — летать не может. Лишь спустя 150 млн. лет после этого появились летающие ящеры, а  затем и птицы. Так что, насекомые были первые, кто покорил воздушную среду нашей планеты.

Насекомые, так же как и их предки —  черви, питались отмершими растениями, пыльцой, спорами или поедали своих собратьев. Несомненно, пыльца им нравилась, ведь — это питательный и калорийный корм. Недаром многие современные насекомые питаются ею, или  выкармливают  своих личинок, ведь пыльца содержит весь комплекс витаминов, аминокислот и ферментов, необходимых организму. Человек тоже не отстает от насекомых, потребляет пыльцу, собираемую пчелами.

У древних растений (да и современных голосеменных тоже) перенос пыльцы с одного генеративного органа на другой осуществлялся ветром. Ученые этот процесс называют анемофилией (от греч. анемо — ветер, филос — люблю).

Древние насекомые вначале поедали пыльцу на земле, ведь они пока что не могли летать. Затем они перешли к ее потреблению на растениях, где пыльцы было значительно больше. Переползая с одного генеративного органа на другой, эти насекомые попутно осуществляли перекрестное опыление. Здесь так и хочется сказать «переползали с одного цветка на другой», однако это неверно. Цветов (в том понимании, какой мы вкладываем в настоящий цветок) в то время еще не было.

Питание пыльцой являлось начальным этапом опыления растений с участием насекомых. Этот процесс называется  энтомофилией (от греч. энтомо — насекомое, филос — люблю) и сложился он при питании на голосеменных. Произошло это  около  250-300 млн. лет назад. В это время уже сформировалась группа насекомых, которая постоянно питалась пыльцой. Переползая с одного генеративного органа на другой, они попутно осуществляли перекрестное опыление. Когда в природе появились покрытосеменные растения, по-видимому, к тому времени в природе уже существовали примитивные насекомые-опылители.

Условием для возникновения энтомофилии (т.е. опыление с участием насекомых), вероятнее всего, явилась обоеполость генеративных органов, тем более, что она была основой в эволюции покрытосеменных. Обоеполость означает нахождение женских и мужских органов на одном цветке (в данном случае — на одном генеративном органе).

Вероятность опыления насекомыми раздельнополых шишек (когда женские и мужские органы находятся отдельно друг от друга)  сильно уменьшается, особенно в случае двудомности, когда генеративные органы находятся на разных растениях. Это связано с тем, что насекомые-потребители пыльцы  должны постоянно посещать только мужские шишки, где имеется пыльца. Посещаемость женских шишек должна осуществляться в меньшей степени, так как пыльцу они не вырабатывали. Одновременное посещение мужских и женских шишек могло  происходить лишь в том случае, если бы последние чем-то привлекали насекомых, например, содержанием нектара. Однако в те далекие времена еще не было ни шишек, выделяющих нектар, ни насекомых, питающихся им. Нектар и его потребители появились значительно позже. Выделение нектара — это уже второй этап эволюции энтомофилии, когда наряду с пыльцой растения стали дополнительно вырабатывать для привлечения насекомых сладкий и ароматный продукт.

Давайте  представим, что произойдет с растением, если оно будет опыляться одним только ветром. Анемофилия в своем развитии ведет к появлению раздельнополых генеративных органов, так как разделение полов является наилучшей гарантией перекрестного опыления. Это наблюдается у хвойных, которые опыляются ветром, а также у современных покрытосеменных, перешедших к анемофилии. У ветроопыляемых покрытосеменных (злаков, орешника, осины, облепихи) цветков много, однако все они мелкие и лишены запаха. Многие из них собраны в соцветие или вовсе пропали из-за отсутствия в их необходимости. Околоцветник у них сильно редуцирован или вовсе отсутствует.  В них созревает множество сухой порошкообразной пыльцы. Нередко цветки (например, сережки орешника) подвешены так, чтобы малейшее дуновение ветра встряхивало их и уносило пыльцу с собой. У многих (в частности, у злаков) тычинки так же прикреплены подвижно.

Переход цветковых растений к опылению ветром осуществлялся в ландшафтах, где мало насекомых-опылителей (например, в степях), а также  у тех, которые цветут ранней весной, когда опять же мало насекомых. Это свидетельствует о первичности энтомофилии и вторичности анемофилии у покрытосеменных.

Энтомофилия, в отличие от анемофилии, является более прогрессивным способом  перекрестного опыления растений с обоеполыми генеративными  органами, каковыми являются покрытосеменные. Это привело к тому, что более 80% видов высших (цветковых растений) (а это около 200 тысяч видов) не могут существовать без насекомых опылителей. Сюда относятся все наши плодовые,  ягодные, огородные и кормовые культуры. А это наши поля, луга, сады и огороды.

При ветроопылении эволюционирует только одна сторона — растение, так как ветер является величиной неизменной. При энтомофилии  эволюционируют как растения, так и насекомые. По мере эволюции насекомых-опылителей перед растениями ставились все новые задачи, на которые растения отвечали дальнейшими приспособительными изменениями. Энтомофилия создала предпосылки для изменения и совершенствования,  как опылителей, так и растений (а так же их органов —  цветов), что привело к установлению чрезвычайного разнообразия способов опыления. Это, в первую очередь, способствовало дифференциации и видообразованию, как среди насекомых, так и среди покрытосеменных.

За счет питания нектаром у перепончатокрылых (в частности, пчел, шмелей), чешуекрылых (бабочек) и отчасти у двукрылых (мух) произошло изменение ротового аппарата — возник хоботок. Появление крыльев у насекомых способствовало еще большему сближению растений и насекомых-опылителей, так как в этом случае интенсивность посещения цветков резко возрастает. Насекомые-опылители, осуществляя перекрестное опыление,  приносят пользу растениям, ведь при перекрестном опылении резко возрастает качество семян.

Только на этой основе впоследствии возникли приспособления для привлечения насекомых — окрашенный венчик, аромат и нектар.

Растения были заинтересовано в привлечении насекомых. Они «оптической рекламой», то есть ярко окрашенным венчиком привлекали к генеративным органам опылителей, которые должны были переносить цветочную пыльцу с одного цветка на другой. Однако, чтобы положительная реакция у насекомых на яркий цветок не ослабевала, растения должны были вырабатывать нечто вкусное и полезное, в частности нектар.

Так что цветы представляют собой зрительные объекты для привлечения насекомых. Эта оптическая реклама усиливается манящим ароматом и нектаром. Все приспособления цветка нацелены на одно, опыление их насекомыми. Даже пыльца и та покрыта клейким веществом, всевозможными шипиками, чтобы лучше держаться на волосках насекомых. У ветроопыляемых растений пыльца, наоборот, более мелкая, порошкообразная, сухая и гладкая, чтобы она могла легко выдуваться их пыльников и переноситься на большие расстояния.

Окраска цветов рассчитана на возможности зрения  опылителей. В северном умеренном климате многие растения опыляются в основном насекомыми. Насекомые не различают красного цвета, поэтому  растений с красными цветами здесь крайне мало. Наоборот, в тропиках, многие цветы опыляются питающимися нектаром птицами (в частности, колибриями), воспринимающими красный цвет. Поэтому многие опыляемые ими цветы имеют красную и оранжевую окраску.

Не только окраска цветов, но и зачастую рисунок на их лепестках (пятна, точки, черточки) приспособлен к физиологическим возможностям органов чувств опылителей. Эти узоры действуют на насекомых подобно дорожным знакам, указывающим путь к нектару.

Аналогичные взаимоотношения возникают и при восприятии запахов цветов. Опыляемые птицами цветы не пахнут. Это связано с тем, что у птиц плохое обоняние. Напротив, опыляемые мухами цветы, испускают зловоние, присущее гниющему мясу или другим разлагающимся органическим веществам. Тропические цветы, опыляемые летучими мышами, пахнут плесенью или гниющими фруктами. Это связано с тем, что эти летучие мыши питаются плодами растений и этот запах привлекает их. У цветов, опыляемых насекомыми, таких неприятных запахов не встречается.

Нектар и пыльца являются не единственным продуктом, который растения предлагают своим опылителям. Так,  цветы некоторых тропических растений выделяют вместо нектара жидкое масло и воск. Масло используется в качестве корма для личинок, а воск — для строительства гнезд. Некоторые растения (в частности, орхидеи) пошли дальше, их цветы по форме напоминают самих насекомых. Самцы последних прилетают к цветку в поисках не только нектара, но и брачных партнеров.

В этой небольшой статье мы попытались рассказать, почему и как появились цветы, и кто в большей степени способствовал их эволюции. Цветы появились для насекомых, и только для них, как бы то ни было обидно нам. Однако и человек тоже «приложил» руку к совершенствованию цветка. В результате селекции были выведены цветы (к примеру, махровые), которые в природе не встречаются и без участия человека не могут размножаться посредством семян.

 

Анатолий САДЧИКОВ,
профессор Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова,
вице-президент Московского общества испытателей природы
http://www.moipros.ru
aquaecotox@yandex.ru

Автор: РЕДАКЦИЯ

Редакция сайта

Подпишитесь на нашу email-рассылку

В понедельник, среду и пятницу мы будем присылать вам на email дайджест самых интересных материалов нашего сайта:



Яндекс.Метрика