Лекарственные растения и травы

Меню сайта

Насекомые-опылители появились до появления цветков. Какие насекомые опыляют растения


Какое дерево опыляют не насекомые и даже не птицы, а другие живые существа? Что это за существа?

Колбасное дерево опыляется летучими мышамиБольшинство растений опыляется насекомыми или, реже, птицами. Колбасное дерево, или кигелия эфиопская, растущее в тропической Африке и на Мадагаскаре, опыляется летучими мышами. Его плоды ("колбасы"), в беспорядке свисающие с ветвей, имеют весьма аппетитный вид, и все дерево выглядит как своего рода закусочная под открытым небом. К сожалению, "колбасы" эти несъедобны ни для человека, ни для зверя. Собранные в соцветия темно-красные цветки кигелии появляются во время сухого сезона, когда листьев на дереве нет. Летучие мыши в поисках нектара натыкаются на этот деликатес, как бы специально развешанный у них под носом. Кроме того... Каждый цветок баобаба живёт только одну ночь и вянет на рассвете. Лако­мясь пыльцой и нектаром цветков, летучие мыши и лемуры опыляют их. Ночью эти животные таинственно шур­шат листвой на дереве. Недаром африканцы верили, что в каждом цветке баобаба живёт дух. Скажи летучей мыши спасибо за бананЕсли бы на Земле вдруг исчезли все летучие мыши, то ты уже никогда не смог бы полакомиться бананом. Потому что эти единственные в мире млекопитающие, которые имеют крылья и умеют летать, опыляют около 70% всех тропических фруктовых деревьев. Летучие мыши и тропические лианыНесколько сот видов тропических растений размножаются благодаря летучим мышам, которые подобно насекомым переносят пыльцу с цветка на цветок. Д. и О. фон Хельферсен (D.von Helversen, O.von Helversen; Университет в Эрлангене, Германия) подробно изучили строение цветков тропической лианы Mucuna holtonii. Это растение распространено в экваториальных лесах Центральной Америки. Довольно крупные цветки (около 4 см в длину) собраны в соцветия. Такие цветки относятся к типу мотыльковых - они имеют два лепестка, составляющих "лодочку", два поперечных лепестка - "весла" и один - "парус"; последний встает вертикально, когда цветок созревает. Чтобы достать нектар, летучая мышь садится на цветок и сверху носом проникает в щель между "веслами". При этом на мышь попадает пыльца, которую она переносит на другие растения.

otvet.mail.ru

Растения подстраиваются под насекомых

Эволюционная связь насекомых-опылителей и цветковых растений широко известна. Однако мало понятен механизм ее возникновения на уровне микроэволюции. Например, не до конца ясно, «подстраиваются» ли растения под опылителей или же насекомые, собирая нектар этих цветков, посещают наиболее удобные для них цветы и зависят, таким образом, от их наличия. Южноафриканские ученые провели тщательное и разноплановое исследование, в котором не только показали, что морфология цветка Nerine humilis определяется структурой сообщества насекомых-опылителей (а не наоборот), но и вскрыли механизм этой связи.

Многие виды цветковые растений опыляются насекомыми. Поэтому довольно давно возникла мысль о возможности сопряженной эволюции этой группы растений и питающихся нектаром насекомых. То есть формы цветков становятся разнообразнее, появляются насекомые, морфология которых приспособлена для опыления тех или иных цветков, и т. п.

Подтверждают это разного рода «корреляционные» исследования, в которых показано, что некоторые особенности цветков соответствуют морфологии главных их опылителей. Речь идет, например, о длине хоботка насекомого и глубине венчика. Формальные филогенетические подходы, разрабатываемые на основе молекулярно-генетических методик (изучение последовательностей нуклеотидов в избранных генов), позволили даже оценить роль насекомых-опылителей в эволюции цветковых растений. По этим представлениям, около 25% событий видообразования в этой группы связано с «подстройкой» под опылителей.

Но все эти данные, во-первых, ничего не говорят о механизме возникновения обсуждаемой связи. Именно о том, как протекали первые, микроэволюционные, ее этапы. А во-вторых, они не позволяют четко отличить причину от следствия. Не до конца ясно: именно растения, эволюционируя, «подстраиваются» под опылителей или насекомые просто посещают наиболее удобные для них цветы и/или эволюционируют под них. Здесь нужны более детальные исследования отдельных видов растений.

Такую работу выполнила группа ученых из ЮАР. Им удалось провести качественное и аккуратное исследование, посвященное самым разным сторонам взаимодействия одного вида растений с его опылителями. Именно разноплановость этой работы и делает ее очень интересной с точки зрения познания механизмов сопряженной эволюции цветковых растений и насекомых.

Ученые изучали растение Nerine humilis из семейства Амариллисовые (Amaryllidaceae), распространенное в Южной Африке. Каждый цветок этого растений имеет как пестики, так и тычинки. Но к самоопылению он не способен — поэтому для переноса пыльцы необходимы насекомые. Неспособность к самоопылению связана с интересными особенностями развития цветка, в котором можно выделить мужскую и женскую фазы (каждая из которых длится 3–7 дней). Мужская фаза начинается с появления пыльников и заканчивается отгибанием назад и постепенным отмиранием тычиночных нитей. После этого удлиняются столбики пестиков, а рыльце пестика становится рецептивным — начинается женская фаза. Таким образом, в конкретный момент времени цветок либо производит пыльцу, либо способен к оплодотворению. Нектарники располагаются у основания листочков околоцветника. Поэтому нектар легко доступен для насекомых вне зависимости от длины их хоботка (рис. 1). Как будет видно далее, эта особенность важна для интерпретации результатов исследования.

Ранее уже была известна межпопуляционная изменчивость в строении цветов этого растения. Собственно, это свойство и побудило ученых к более детальным исследованиям: их интересовала причина этого явления. Для детализации этой картины они измеряли 4 параметра в 11 популяциях (по 12–45 цветков в каждой из них). Эти параметры были таковы: (1) длина столбика пестика, (2) длина листочков околоцветника (которые функционально заменяют лепестки венчика), (3) объем нектара и (4) концентрация нектара. Измеряли только один цветок в женской фазе у каждого растения. Для параметров (3) и (4) при помощи микропипетки брали пробы рано утром, до начала посещений цветков теми или иными насекомыми. Кроме того, в каждой популяции наблюдали, какие именно насекомые и в каком соотношении посещают цветки (всего 10 часов наблюдений в каждой из 11 точек).

Выяснилось, что из изученных параметров цветов наиболее сильно варьировал первый — то есть длина пестика. В меньшей степени это относилось к длине листочков околоцветника. Эти две переменные были положительно скоррелированы. Оказалось, что 11 изученных популяций можно разбить на две группы: с длинными и короткими пестиками. У первых (8 популяций) средние длины столбиков пестиков были в пределах 21,6–29,3 мм, а у вторых (3 популяции) — 41,2–42,2 мм. Географическое распространение их показано на рис. 2.

Состав посещающих цветки насекомых различался в популяциях с длинными и короткими пестиками. В первых основными визитерами были два вида мушек из семейства Nemestrinidae — Prosoeca longipennis и P. ganglebauri, имеющие длинные хоботки . А в популяциях с короткими пестиками они не были замечены ни разу. Здесь одним из основных опылителей выступала медоносная пчела Apis mellifera, хоботок которой относительно короткий. Надо заметить, что ни названные мушки, ни, тем более, пчелы, не адаптированы к потреблению нектара только лишь Nerine humilis — их можно встретить и на других цветах. Равно как и сами цветки посещаются другими насекомыми — но реже, чем мушками и пчелами.

Итак, выяснилось, что цветки с длинными пестиками преимущественно посещаются насекомыми с длинными хоботками, а с короткими пестиками — соответственно, с короткими хоботками. При этом насекомым с длинными хоботками ничто не мешает посещать цветки с короткими пестиками и наоборот — как уже говорилось, положение нектарников позволяет им в любом случае добраться до нектара (это видно, в частности, из рис. 1). Все равно непонятно, почему те или иные насекомые отдают предпочтения разным цветкам. Может, просто напросто, там где много мушек, пчел мало или нет совсем. А как влияет такое дифференцированное посещение на сами растения?

Для ответа на этот вопрос ученые поставили специальный эксперимент. Несколько растений из популяции с длинными пестиками (популяция NKP на рис. 2) перевезли в популяцию с короткими пестиками (популяция SK) — и наоборот. Всего в эксперименте участвовало 15 растений из NKP и 18 из SK. Их срезали на стадии бутонов и перевозили, а в новом месте помещали в пробирку с водой, так что цветки вскоре распускались. В каждом случае рядом с интродуцированным таким образом растением выставляли одно местного фенотипа. Таким образом, всего анализировали 33 пары (в каждой из которых одно растение имело длинные пестики, а другое — короткие), 18 пар в популяции цветов с длинными пестиками, а 15 — с короткими. Растения каждой пары находились в 30 см друг от друга и были примерно равного размера и имели сопоставимое количество цветков (от одного до четырех). Кроме того, у каждого цветка были удалены тычинки, а оставлены только пестики.

Экспозиция пар цветков продолжалась несколько дней, а после того как они начинали вянуть, их забирали в лабораторию и дожидались развития плодов. А затем подсчитывали общее число семяпочек и число оплодотворенных семяпочек. Последние у Nerine humilis легко отличаются даже на глаз — по их большему размеру (более 3 мм в диаметре против 1 мм у неоплодотворенных) и зеленоватому цвету. Как и ожидалось, успех опыления оказался выше у цветков местного фенотипа: например, в популяции с длинными пестиками таковыми были цветки с длинными пестиками. Таким образом, морфология цветка адаптирована к условиям его обитания. А каков механизм этой адаптации?

Во время проведения описанного эксперимента ученые также наблюдали, какие насекомые посещают те или иные цветки. Как было указано выше, в популяции цветков с длинными пестиками наиболее частыми гостями были мушки из рода Prosoeca, а в популяции с короткими пестиками — медоносные пчелы. Однако в каждом локалитете насекомые не отдавали предпочтения какому-либо цветку в экспериментальной паре. Иными словами, длина пестика никак не влияла на выбор насекомым цветка. Это неудивительно — ведь как мушки, так и пчелы могут легко полакомиться нектаром из любых цветков.

Поэтому следовало выяснить, как влияет морфология насекомых-опылителей на успех опыления цветка с той или иной длиной пестика. Для этого провели еще один эксперимент. Цветки разной морфологии предъявляли опылителям с длинным хоботком (мушки) и коротким (пчелы) — это дало 4 группы комбинаций (цветки с длинными пестиками — пчелы с коротким хоботком, и т. д.). А число опытов в каждой группе было от 12 до 33. «Предъявление» в данном случае означало просто следующее. Только распустившийся (и еще «девственный») цветок с удаленными тычинками выставляли на природу, ведя за ним наблюдение. Как только мушка или пчела посещала цветок, его забирали в лабораторию. Дальнейшая процедура была аналогична предыдущему эксперименту: дожидались плодов и определяли число оплодотворенных семяпочек.

Результаты приведены на рис. 4. Оказалось, что мушки с длинным хоботком успешнее опыляют цветки с длинными пестиками, а пчелы (хоботок которых короче) — с короткими. Причина этого понятна из рис. 1 и подписей к нему: насекомые с «неподходящей» длиной хоботка часто просто не достают до репродуктивных органов цветка при его посещении.

Результаты этого исследования позволили ответить на вопрос о том, кто же под кого подстраивается в данном случае — растения под насекомых или насекомые под растения. Данные свидетельствуют в пользу первой возможности. Поэтому межпопуляционная изменчивость в строении цветков Nerine humilis связана с различиями в сообществах насекомых-опылителей в разных местах. При этом структура самих сообществ насекомых если даже и связана с цветками, то в очень малой степени. Проще говоря, пестики цветков удлинились потому, что в некоторых местах почему-то было мало «короткохоботковых» пчел, но много «длиннохоботковых» мушек.

Источник: elementy.ru

flora32.ru

Насекомые-опылители появились до появления цветков

Доисторическое насекомое, которое было названо в честь известного ученого Чарльза Дарвина, заставило ученых усомниться в том, что появление растений с цветками в конце эпохи динозавров привело к тому, что появились первые насекомые-опылители.

По словам Конрада Лабандейра из нью-йоркского Смитсоновского музея естественной истории, открытие данного насекомого-опылителя голосеменных растений для ученых имеет очень большое значение, поскольку оно свидетельствует о том, что задолго до начала периода доминирования цветковых растений существовали четыре типа опылителей. Эти типы существуют и в настоящее время, хотя первые представители этих типов вымерли. Потомки этих насекомых сейчас опыляют цветковые растения.

Среди ученых принято считать, что первые цветковые растения, которые появились на планете примерно 100 миллионов лет назад, в самом начале мелового периода, послужили началом революции в мире растительноядных существ и флоры в целом. Главное оружие этих растений в условиях конкуренции с голосеменными растениями, в том числе, папоротниками, состояло в том, что у них появилась поддержка со стороны опылителей, в том числе, насекомых.

Насекомые опыляли цветки, получив возможность взамен получать нектар. А современные растения благодаря опылителям сумели достаточно быстро вытеснить папоротники, саговники и прочие голосеменные растения, которые в опылении и разносе семян опирались на ветер. Очень быстрое их распространение в середине и конце мелового периода, согласно утверждениям некоторых ученых, могло спровоцировать или ускорить процесс вымирания динозавров, которые были лишены способности употреблять в пищу ветки и жесткие листья цветковых растений.

Коллективу ученых во главе с Лабандейрой удалось сделать открытие, которое заставляет поставить под сомнение ведущую роль насекомых в данном процессе. В процессе изучения найденных на территории Испании в отложениях середины Юрского периода образцов янтаря, ученым удалось найти в одном кусочке жука, который по своей анатомии и размерам был похож на современного жука-узкокрылку, употребляющего в пищу пыльцу растений.

Впрочем, сходство на этом не заканчивалось – со всех сторон найденный жук был облеплен зернышками пыльцы, общее число которых, по оценкам ученых, превышало сотню. Как показывает возраст образца янтаря, а также форма зерен пыльцы, она принадлежала какому-то вымершему виду саговников, а не раннему цветочному растению.

По словам Лбандейры, данное открытие свидетельствует о том, что опыление соцветий с помощью насекомых появилось не после появления цветочных растений, а значительно раньше. Опыление использовали те растения, которые сумели наладить своего рода партнерские отношения с беспозвоночными растениями. Произошло это примерно на 35 миллионов лет раньше, чем появились цветочные растения, как раз в то время, когда существовали жуки, названные в честь Дарвина.

Как отмечают палеонтологи, ученым уже удавалось ранее находить других насекомых, которые предположительно опыляли голосеменные растения. В то же время, именно жуки-узкокрылки Darwinylus marcosi стали первыми насекомыми, о которых можно сказать это однозначно.

То обстоятельство, что современные жуки-узкокрылки начали питаться пыльцой растений, может свидетельствовать о том, что их партнеры в прошлом по каким-то причинам не выдержали конкурентной борьбы с цветковыми растениями, что заставило узкокрылок занять новую экологическую нишу.

Почему произошло подобное, и по какой причине цветы побелили папоротники, хвойные растения, гингко и саговники, ученым пока неизвестно. Вполне возможно, что новые находки образцов янтаря поможет пролить свет на данный вопрос.

No related links found

tainy.net

приспособление растений к опылению насекомыми

Механизмы перекрестного опыления весьма разнообразны и являются главным объектом изучения особого раздела ботаники, называемого aнтэкологией. Их подразделяют на два основных типа - биотическое и абиотическое. Биотическое опыление осуществляется животными, абиотическое - с помощью неживых факторов внешней среды. Наибольшее значение среды механизмов биотического опыления имеет энтомофилия - опыление цветков насекомыми. Насекомые сыграли выдающуюся роль в эволюции цветка. Цветки привлекают насекомых запасом пищи: пыльцы, которая производится в избыточных количествах, а главное - нектара, выделяемого специальными образованиями цветка - нектарниками.

Опыление цветка пчелойРис. 2. Опыление цветка пчелой

Опылителей привлекают яркая окраска и характерный запах цветков; некоторое значение имеет и их форма. Конкретные механизмы перекрестного опыления, осуществляемого насекомыми, очень разнообразны и связаны как со строением цветка, так и с особенностями тела насекомого. Цветки некоторых видов, особенно из бобовых, губоцветных, орхидных и многих других семейств цветковых растений, очень высоко специализированы, и их могут опылять только определенные виды насекомых. При этом морфология цветка и тела насекомого длительное время эволюционно изменялась под воздействием отбора как единая морфолого-функциональная система из двух компонентов, выступающих в качестве партнеров. Такое явление принято называть сопряженной эволюцией. В ее ходе сформировалось точное, нередко очень сложное структурное соответствие строения цветка и его опылителей. Механизмы энтомофильного опыления чрезвычайно разнообразны и в каждом семействе имеют свои особенности.

Помимо насекомых существенную роль в биотическом опылении, особенно в тропиках, играют почвенные беспозвоночные, птицы ( орнитофилия ), летучие мыши и некоторые нелетающие млекопитающие (например, крысы). 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." Цветы" мексиканского кустарника пуансетии в действительности являются прицветником, привлекающим внимание насекомых к достаточно неприметным цветам. Пыльцевые зерна опыляемых насекомыми цветов обычно крупнее и шероховатей, чем у цветов, опыляемых ветром. Они могут быть клейкими, чтобы прилипать к насекомым.

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. 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 неп

otvet.mail.ru