Лекарственные растения и травы

Меню сайта

Цветы гениальные изобретатели. Опыляют ли мухи растения


Цветы-изобретатели « Цветы

09.05.18 Надежда Галынская

Цветы были и остаются источником вдохновения, высокого настроения мыслей и чувств, и просто хорошего настроения. Однако цветы созданы природой вовсе не ради украшения жизни человека. Они существуют, чтобы продлить свой род, т.е. дать плоды и семена. Известно, чтобы из цветка образовался плод, цветок должен быть опылен. Для этого на рыльце пестика нужно попасть пыльце.

Основная масса растений нуждается в перекрестном опылении – переносе пыльцы с цветка одного растения на цветок другого. При вынужденном опылении собственной пыльцой, если оно возможно, завязывается меньше семян, а из них вырастает хилое потомство. Происходит так называемое старение вида и вырождение рода. Чтобы этого не происходило, природа изолировала друг от друга тычинки и пестики внутри цветка, разобщила сроки их созревания и снабдила цветы массой других приспособлений.

Самоопыление вредно, а передвигаться для встречи друг с другом цветки сами не могут, то растения доверили столь ответственную миссию переноса пыльцы разным стихиям. Из неживой   стихии в процессе опыления участвуют ветер, капельки росы или дождя, потоки воды. Но в основном для переноса пыльцы растения используют животный мир и выбирают  очень изощренные способы, чтобы заставить других работать на себя.

Большинство высших цветочных растений избрало насекомых в соучастники своих брачных забот. Насекомых так много, что на все цветы хватит. И, к тому же, пыльца легко пристает к их бархатному наряду. Из разнообразного мира насекомых-опылителей мы в основном знаем пчел и шмелей. И не обращаем внимания на мух и мошек. Только Корней Чуковский помянул мух добрым словом и запечатлел в стихах. Для нас мухи – это назойливые создания, распространяющие заразные болезни. Вот их характеристика. Какая от них и кому может быть польза? А оказывается, они помогают растениям. Цветочные мухи – серфиды, постоянно посещая цветы и пачкаясь пыльцой, успешно осуществляют опыление. Питаются нектаром и опыляют цветы мясные и падальные мухи: каллифора, проформия, люцилия и другие, которые всему на свете предпочитают протухшее мясо, навоз и всякую падаль.  Кажется куда им до цветов, при таких низменных вкусах. Но о вкусах спорить трудно.

Растения сами привлекают к себе мух специально и не красотой цветков, не нежным ароматом, а запахом тухлого мяса. Не все цветы непременно хорошо пахнут. В озеленении часто используют лиану кирказон или аристолохию. Растение имеет красивые крупные, светло-зеленые листья и оригинальные желто-бурые цветки. Побеги лиан быстро растут и обвивают опоры в виде спирали, закручиваясь в направлении против часовой стрелки. Однако любоваться такой лианой во время цветения лучше издали. Цветки кирказона издают запах тухлого мяса. А для большего сходства с мясом отгиб венчика имеет грязно-красный цвет, напоминающий внешне мясо. В день раскрытия цветка в трубчатой его части можно заметить длинные шиповидные волоски, острие которых направлены внутрь цветка. Муха, привлеченная запахом и цветом любимого продукта, проникает во внутрь цветка беспрепятственно. Но выбраться обратно не может. Этому препятствуют направленные вниз жесткие и колючие (для мухи) волоски. Барахтаясь внутри цветка, муха опыляет рыльце пыльцой принесенной с предыдущего растения и обсыпает себя новой пыльцой. Сразу после опыления волоски увядают. Пленница, получив свободу, летит в поисках пищи на следующий цветок. А чтобы другая муха понапрасну не забралась в опыленный цветок, он опускает свою голову и вход закрывается загибающимися концами венчика.

На какие только ухищрения идут растения, чтобы завлечь насекомых! Цветки аронника так же привлекают своих опылителей запахом падали. В отличии от кирказона соцветия аронника держат в заточение иногда несколько десятков мошек и комариков в течение нескольких дней. В качестве пищи опылителям предоставляют сочную мякоть крыла соцветия. В прохладные дни в нижней камере цветка очень уютно, достаточно пищи и тепло. Температура внутри держится на уровне 30 – 34 ° С! Как видим аронники пошли на еще большие ухищрения, они более изобретательны.

Растений с подобными уловками-извращениями в природе много. Но мало у кого еще внешность и аромат находятся в таком разительном противоречии, как у паразитической раффлезии Арнольди, встречающейся на Суматре. Быть очень красивой, огромной, иметь столь поэтическое имя и одновременно испускать отвратительный запах тухлого мяса, расточаемого ради привлечения каких-то мух. Это ли не насмешка природы? Цветок раффлезии самый большой в мире. Пятилепестковый венчик достигает в диаметре до 100 см. Вес такого цветка 3 – 5 кг лепестки венчика мясо-красного цвета с беловатыми бородавками, напоминающие белые крапинки на шляпке мухомора. В центре в углублении, отделенным от венчика кольцевым овалом, находятся тычинки и нектарник. У растения нет ни стебля, ни листьев, ни корней. Лежит он, распластавшись, прямо на земле. Вырастает раффлезия на корнях лианы циссуса, за счет которых питается. Семена разносят на ногах слоны и другие  крупные животные. Из семян раффлезии, прилипших к корням циссуса и проросших на нем, постепенно образуются громадные, величиной с большой качан капусты, почки. Они постепенно распускаются в цветок-великан. Опыляющие его мухи откладывают свои яйца в ткань цветка. Насекомые находят здесь и стол и дом не только для себя, но и для будущего потомства. Личинки, вылупившиеся из яиц, оказываются обеспеченными всем необходимым для успешного развития. Получается весьма любопытная с точки зрения биологии ситуация. Мало того, что циссус вскармливает своим соком паразитический цветок, он еще содержит и его симбионтов.

Каждый вид растений для привлечения опылителей как только может ухищряется (извращается) в строении своего цветка. Каково бы ни было устройство цветка, в нем всегда должна быть приманка для насекомого или животного, до которой оно могло бы добраться. Доставая пищу, опылитель обязательно должен коснуться в одном цветке пыльников, в другом – рыльца. Иначе посещение гостем осталось бы для цветка не только бесполезным, но даже вредным, поскольку пришельцы даром расхищали то, что приготовлено для опылителей.

Насекомые посещают  цветы всегда ради собственной пользы, в расчете поживиться нектаром и пыльцой. Для растений же это самая главная цель всей жизни, ради достижения которой и существует красота и совершенство их цветка.

Людмила Неустроева

kvetky.net

Цветы гениальные изобретатели « Цветы

06.05.10 Надежда Галынская

Цветы для человека всегда были и остаются источником вдохновения, высоког о настроения мыслей и чувств, и просто хорошего настроения. Однако созданы матушкой Природой они вовсе не ради украшения нашей жизни. Цветы выполняют важную функцию — продление рода растений, чтобы дать плоды и семена. А чтобы из цветка образовался плод, цветок должен быть опылен. Для этого на рыльце пестика нужно попасть пыльце. И вот для этого и придуманы разные ухищрения, в том числе и сам цветок.

При опылении цветка собственной пыльцой, если оно возможно, завязывается меньше семян, а из них вырастает хилое потомство. Происходит так называемое старение вида и вырождение рода. Самоопыление вредно, так как ведет к исчезновению. Чтобы этого не происходило, пришлось отодвинуть или изолировать друг от друга тычинки и пестики внутри цветка, разобщить сроки их созревания и снабдить цветы массой других приспособлений. Одно из них — это перекрестное опыление, когда происходит перенос пыльцы с цветка одного растения на цветок другого. Но взять пыльцу у соседнего цветка или (еще лучше) у цветка с другого такого же растения пестики не могут без посторонней помощи, потому что передвигаться для встречи друг с другом цветки сами не могут. И столь ответственную миссию — переноса пыльцы — растения доверили разным стихиям. Вроде бы и у них и нет мозгового центра, но такое решение проблемы просто гениально! Из неживой стихии в процессе опыления участвуют ветер, капельки росы или дождя, потоки воды. Но в основном для переноса пыльцы растения используют животный мир и выбирают очень изощренные способы, чтобы заставить других работать на себя.

Большинство высших цветочных растений избрало насекомых в соучастники своих брачных забот. Насекомых так много, что на всех хватит. И, к тому же, пыльца легко пристает к их бархатному наряду. Из разнообразного мира насекомых-опылителей мы в основном знаем пчел и шмелей. И не обращаем внимания на мух и мошек. Только Корней Чуковский помянул мух добрым словом и запечатлел в стихах. Для нас мухи — это назойливые создания, распространяющие заразные болезни. Вот их характеристика. Какая от них и кому может быть польза? А оказывается, они помогают растениям. Цветочные мухи – серфиды, постоянно посещая цветы и пачкаясь пыльцой, успешно осуществляют опыление. Питаются нектаром и опыляют цветы мясные и падальные мухи: каллифора, проформия, люцилия и другие, которые всему на свете предпочитают протухшее мясо, навоз и всякую падаль. Кажется куда им до цветов, при таких низменных вкусах. Но о вкусах спорить трудно.

Многие растения сами привлекают к себе мух специально не красотой цветков и нежным ароматом, а запахом тухлого мяса. Поэтому не все цветы непременно хорошо пахнут. В озеленении часто используют лиану кирказон или аристолохию. Растение имеет красивые крупные, светло-зеленые листья и оригинальные желто-бурые цветки. Побеги лиан быстро растут и обвивают опоры в виде спирали, закручиваясь в направлении против часовой стрелки. Однако любоваться такой лианой во время цветения лучше издали. Цветки кирказона издают запах тухлого мяса. А для большего сходства с мясом отгиб венчика имеет грязно-красный цвет, напоминающий внешне мясо. В день раскрытия цветка в трубчатой его части можно заметить длинные шиповидные волоски, острие которых направлены внутрь цветка. Муха, привлеченная запахом и цветом любимого продукта, проникает во внутрь цветка беспрепятственно. Но выбраться обратно не может. Этому препятствуют направленные вниз жесткие и колючие для мухи волоски. Барахтаясь внутри цветка, муха опыляет рыльце пыльцой принесенной с предыдущего растения и обсыпает себя новой пыльцой. Сразу после опыления волоски увядают. Пленница, получив свободу, летит в поисках пищи на следующий цветок. А чтобы другая муха понапрасну не забралась в опыленный цветок, он опускает свою голову и вход закрывается загибающимися концами венчика.

На какие только уловки идут растения, чтобы завлечь насекомых! Цветки аронника так же привлекают своих опылителей запахом падали, но они пошли на еще большие ухищрения, они более изобретательны… В отличии от кирказона соцветия аронника держат в заточение иногда несколько десятков мошек и комариков в течение нескольких дней. В качестве пищи опылителям предоставляют сочную мякоть крыла соцветия. В прохладные дни в нижней камере цветка очень уютно, достаточно пищи и тепло. Температура внутри держится на уровне 30–34С! 

Растений с подобными уловками в природе много. Но мало у кого еще внешность и аромат находятся в таком разительном противоречии, как у паразитической раффлезии Арнольди, встречающейся на Суматре. Быть очень красивой, огромной, иметь столь поэтическое имя и одновременно испускать отвратительный запах тухлого мяса, расточаемого ради привлечения каких-то мух. Это ли не насмешка природы? Цветок раффлезии самый большой в мире. Пятилепестковый венчик достигает в диаметре до 100 см. Вес такого цветка 3–5 кг лепестки венчика мясо-красного цвета с беловатыми бородавками, напоминающие белые крапинки на шляпке мухомора. В центре в углублении, отделенным от венчика кольцевым овалом, находятся тычинки и нектарник.

У растения нет ни стебля, ни листьев, ни корней. Лежит она, распластавшись, прямо на земле. Вырастает раффлезия на корнях лианы циссуса, за счет которых питается. Семена разносят на ногах слоны и другие крупные животные. Из семян раффлезии, прилипших к корням циссуса и проросших на нем, постепенно образуются громадные, величиной с большой кочан капусты, почки. Они постепенно распускаются в цветок-великан. Опыляющие его мухи откладывают свои яйца в ткань цветка. Насекомые находят здесь и стол и дом не только для себя, но и для будущего потомства. Личинки, вылупившиеся из яиц, оказываются обеспеченными всем необходимым для успешного развития. Получается весьма любопытная с точки зрения биологии ситуация. Мало того, что циссус вскармливает своим соком паразитический цветок, он еще содержит и его симбионтов.

Каждый вид растений для привлечения опылителей как только может ухитряется, фантазирует и извращается при формировании размера, окраски и очертаний своего цветка. Каково бы ни было устройство цветка, в нем всегда должна быть приманка для насекомого или животного, до которого они могли бы добраться. Доставая пищу, опылитель обязательно должен коснуться в одном цветке пыльников, в другом — рыльца. Иначе посещение гостем осталось бы для цветка не только бесполезным, но даже вредным, поскольку пришельцы даром расхищают сладкие и питательные угощения, которые приготовлены для опылителей в благодарность за доставку пыльцы.

Насекомые посещают цветы всегда только ради собственной пользы, в расчете поживиться нектаром и пыльцой. Для растений же самая главная цель всей жизни привлечь опылителей, ради достижения которой и существует красота и совершенство их цветка. (консультировала Людмила Неустроева)

kvetky.net

Особые задачи насекомых

К насекомым многие относятся настороженно, а некоторых их представителей плохо переносят и даже боятся. В то время как мир насекомых – настоящее чудо живой природы, одно из самых ярких ее проявлений.

Все в нем удивительно – от сложности строения организмов и поведения до разнообразия видов и гигантской численности. Только описанных видов в этой группе животных насчитывается около миллиона, и открытия продолжаются. Ученые полагают, что насекомых на Земле не менее двух – трех миллионов видов. Это гораздо больше, чем всех прочих животных и растений, вместе взятых.

Возможности и способности

Чтобы активно жить и решать свои важные жизненные задачи на Земле, насекомые обладают совершенными органами и системами, а также мозгом и своеобразным сердцем.

Нервная и сенсорные (связанные с органами чувств) системы позволяют насекомым прекрасно ощущать и воспринимать окружающий мир. Органы движения обеспечивают им легкое перемещение в пространстве. А системы координации и управления организуют все процессы и действия, а также поведение насекомых.

Не существует двух видов насекомых, которые вели бы себя одинаково. Представителя каждого вида можно узнать по многим признакам: по врожденной стратегии добывания пищи, по строительной деятельности, по тем позам, звукам, выделяемым химическим веществам, которые ему присущи при пищевой, репродуктивной, защитной, социальной и других формах поведения.

Сложность поведения и строения организма общественных насекомых – муравьев, пчел, ос, термитов, всегда вызывала восхищение. Еще в V веке мудрец писал: «Нас поражают больше деяния маленьких муравьев и пчел, чем громадные тела китов».

Среди общественных насекомых имеются и фермеры, которые пасут, охраняют и «доят» полезных для них животных, и насекомые-земледельцы, способные не только собирать урожай, но и выращивать его, подготовив предварительно землю и посадочные семена.

Все общественные насекомые – прекрасные строители. Они сооружают в зависимости от своей видовой принадлежности и малые индивидуальные постройки, и большие общественные дома, и целые «города» с мощными коммуникативными системами. В них все учтено для нормальной жизнедеятельности как отдельной особи и семьи (вплоть до создания необходимого микроклимата), так и жизни колоний и гигантских федераций.

Многие ученые не видят принципиальных оснований для противопоставления поведения насекомых и так называемых «высших» позвоночных животных. Ведь у насекомых некоторых видов в поведении участвуют память, способность к обучению и выработке условных рефлексов, собственный «язык» и даже элементарная рассудочная деятельность.

Обо всем этом мы будем говорить в последующих книгах серии, а сейчас познакомимся с их «профессиями» и рассмотрим на отдельных примерах, сколь велики задачи насекомых в жизни нашей планеты. Среди них есть прекрасные опылители, почвообразователи, санитары. Причем каждый вид занимает в природе свою индивидуальную нишу, свое положение в круговороте веществ в природе и является носителем уникальной генетической информации.

Насекомые и растения

Мир растений рассчитан на то, что подавляющее их большинство опыляется исключительно насекомыми. Около 80 % диких и культурных растений не могут быть оплодотворены без помощи бабочек, пчел, шмелей, жуков, мух, комаров. Поэтому цветки растений имеют разнообразные средства, чтобы привлечь к себе насекомых, а также «устройства» для захвата ими пыльцы.

  • Цветки привлекают опылителей очертаниями, формой строения, красками, запахами, обилием пыльцы и нектара.
  • Растения производят особую пыльцу – обычно крупную с неровной и часто липкой поверхностью, что помогает ей удерживаться на теле опылителя.

Насекомые, в свою очередь, тоже нуждаются в содружестве с растениями. Ведь им для жизни и выращивания потомства необходимы и нектар и пыльца. И все происходит так мудро, что в процессе их сбора, при перелете с цветка на цветок, насекомые одновременно осуществляют и необходимое для растений перекрестное опыление. Для этого они обеспечены определенным строением тела, взаимосвязанным с процессами опыления, и особым поведением.

Активными собирателями пыльцы и нектара, опыляющими при этом максимальное количество цветков, являются медоносные пчелы. Чем же полезным они для этого обладают?

  • Прежде всего, пчелы имеют врожденные знания о том, какие именно растения, в какое время и в каком месте способны обеспечить их нектаром и пыльцой. У них прекрасная память, позволяющая фиксировать все
  • увиденное в полете и приобретать необходимые навыки.
  • Эти насекомые обеспечены многими специальными устройствами, в их числе собирательные комплексы на задних ногах для сбора пыльцы, содержащие корзиночки, гребни и щеточки.
  • Инстинктивные действия пчел отличаются совершенной координацией: насекомое умело очищает пыльцу с тела, даже если делает это впервые, образует из нее специальные комки и ловко перемещает их в корзиночки, а затем и в ячейки для хранения пыльцы.

И все это призвано обеспечить неразрывное содружество цветковых растений и насекомых-опылителей. При этом и насекомые с их потомством сыты, и растения опылены.

Им не жить друг без друга. Порой тесное содружество представителей животного и растительного мира граничит с самым настоящим чудом.

Известно, что насекомые-опылители ради нектара и пыльцы обычно посещают самые разные цветковые растения. Однако существуют и такие насекомые, которые могут опылять растения только определенных видов. Причем благодаря генетической информации каждого из участников союза циклы жизнедеятельности этих опылителей удивительно тесно связаны с ритмом роста посещаемых ими растений.

Так, осы бластофаги опыляют исключительно инжир. И периоды развития крошечной осы идеально рассчитаны и совпадают с цветением и плодоношением этого растения. Кроме того, бластофаг наделен особыми устройствами для сбора пыльцы. Содружество осы и растения настолько тесное, что инжир не может быть опылен никаким другим насекомым и завершить свой жизненный цикл без осы. А жизнедеятельность осы полностью зависит от инжира. Гибель растения неминуемо влечет за собой гибель насекомого, и наоборот.

Не менее удивительны взаимоотношения моли пронуба и юкки – дикорастущего растения Мексики и юга Америки. Устройство цветка юкки таково, что его может опылить только этот вид мотыльков. А личинки моли пронуба питаются исключительно семенами юкки.

Привлеченная запахом цветков, моль направляется к тычинкам для сбора пыльцы. Она ловко лепит из пыльцы твердый и тяжелый комочек, а затем аккуратно переносит его на рыльце цветка того же вида. После этого моль протыкает дырочку в семенной коробочке и откладывает между незрелыми семенами два-три яичка.

Таким удивительным способом мотылек опыляет цветки юкки и обеспечивает кормом свое будущее потомство. А поскольку личинки едят совсем немного, то выигрывают обе стороны. Благодаря такому сотрудничеству и растение и моль живут бок о бок и успешно плодятся. Связь между ними настолько тесная, что в Европе, где пронубы не водятся, юкка не способна приносить плоды.

Мимикрия у растений. Еще более поразительные факты свидетельствуют об идеально подготовленном союзе растений и их опылителей благодаря эффекту мимикрии.

Мимикрия – это подражательное сходство разных представителей животного и растительного мира между собой. Сходство может быть внешним, по форме и окраске, а могут быть подобными их отдельные органы, специфические запахи.

Например, такое растение, как белозор, способно привлекать к себе необходимых опылителей только за счет мимикрии. Его лишенные нектара цветки внешне напоминают медоносы. Поэтому к ним и слетаются зрительно ориентирующиеся насекомые. Не найдя корма, насекомые улетают к другим растениям, но успевают осуществить опыление, подготовленное таким целесообразным способом. И это удивительное содружество дает жизнь потомству белозора.

Мимикрия характерна и для многих видов орхидей, не выделяющих нектар и излишки пыльцы. Привлечение опылителей осуществляется с помощью совершенно уникального механизма. Дело в том, что лепестки цветков орхидей сходны по форме, цвету и рисунку с самками некоторых видов перепончатокрылых, например длиннорогих пчел. И когда самец, движимый репродуктивным инстинктом, пытается спариться с цветком, внешне напоминающим самку, он касается головой липких мешочков с пыльцой. Приклеившись к голове насекомого, пыльца попадает на пестик другого цветка, также заманившего самца видом самки.

Ученые так и не смогли понять, каким образом могла сама по себе сложиться эта непостижимая по сложности генетическая программа растения. Ведь она все учитывает и целенаправленно руководит сложнейшими процессами в цветке для воссоздания образа самки будущего опылителя. Здесь предусмотрено все до малейших деталей: и расширение нижних лепестков, что характерно для тела пчелы этого вида, и окраска, и даже наличие на имитации ее головы «усиков» и «глаз»!

Чтобы самостоятельно создать такую программу синтеза цветка, орхидея должна была представить себе внешний образ будущего цветка в виде самки пчелы. А тогда у растения должен быть разум, позволяющий понять, каким должен быть этот цветок, чтобы обманным путем привлечь пчел-опылителей. Мало того, получив нужный результат, оно должно было самостоятельно закодировать процессы синтеза такого цветка в виде генетической информации, чтобы в дальнейшем передавать ее из поколения в поколение. Растению, даже такому прекрасному, как орхидея, все это, конечно же, не под силу.

Насекомые и человек

Лишь малая толика насекомых (около 1 %) приносит невольный ущерб деятельности человека. Однако это ничто по сравнению с той важной ролью, которую они играют в его жизни, улучшая плодородие земель, опыляя цветки культурных растений, предотвращая неконтролируемое размножение фитофагов, производя мед и воск и т. д.

Медоносная пчела. Она принадлежит числу немногочисленных домашних животных. Основная ее жизненная задача – собирая нектар, производить мед. Одновременно с этим пчела исполняет очень важную роль по отношению к миру растений – она опыляет их, тем самым способствуя воспроизводству растительного царства.

В древности для многих народов мед был единственной сладкой пищей. Даже сейчас, при том, что научились получать сахар из сахарной свеклы и тростника, пчелиный мед не утратил своего значения. Его широко применяют и в медицинских целях – против простудных и желудочно-кишечных заболеваний, а также для заживления ран. Ведь пчелиный мед наделен мощными бактерицидными свойствами благодаря тому, что в нем присутствуют микроскопические количества каких-то не известных науке веществ, специально выделяемых пчелами.

Существует искусственный мед, составленный из различных сахаров. По вкусу он почти не отличим от натурального, но уникальных свойств натурального меда лишен.

Люди также используют собираемую пчелами цветочную пыльцу, которая содержит биологически активные вещества, витамины, микроэлементы, полный набор аминокислот.

Широко применяется и пчелиный яд, который также обладает ценными лечебными свойствами, но уже иного характера для наружного лечения ревматизма, радикулита и других болезней.

Пчелы обеспечивают людей прополисом, который издавна известен как прекрасное средство для заживления ран и лечения многих болезней. Это смола, которую пчелы собирают с почек различных растений, чтобы изготавливать из нее особый клей, которым они замазывают щели в стенках улья. В прополис они также добавляют бактерицидные вещества.

А еще пчелы дают человеку воск, который вырабатывает их организм для строительства сот. В этом удивительном «производстве» у них нет конкурентов. Людям воск нужен не меньше, чем его производителям-пчелам. Он применяется более чем в 40 отраслях промышленности: авиационной, текстильной, металлургической, кожевенной, химической, стекольной и т. д.

Использование в приборах. Насекомые полезны не только в хозяйственной деятельности человека. Они также служат объектами для научных исследований и дополнения знаний о природе. Интерес для людей представляют, например, насекомые-сейсмологи.

Известно, что перед землетрясением многие животные, в том числе и насекомые, ведут себя беспокойно и покидают свои жилища, в отличие от людей, которые без точных приборов не чувствуют приближения беды, продолжая спокойно отдыхать или работать. В предчувствии землетрясения паника охватывает многих животных. Не составляют исключения и насекомые. Так, муравьи начинают поспешно эвакуировать из подземелья своих куколок, а кузнечики некоторых видов выпрыгивают из норок.

Для предсказания землетрясений, ученые создают особо точные приборы, которые способны улавливать малейшие изменения, предвещающие это страшное природное явление. В том числе пытаются моделировать приборы живых систем, но пока тщетно.

Дело в том, что миниатюрные живые существа наделены не только биодатчиками, но и мозгом. Эта сложнейшая аналитическая система перерабатывает весь комплекс полученной информации и передает сигналы управляющим системам организма. Те, в свою очередь, организуют необходимую в данной ситуации поведенческую реакцию.

Наиболее вероятно, что кузнечики с помощью своих сейсмических устройств чувствуют перед землетрясением даже минимальные колебания земной коры. Они могут оценивать и изменения других физических параметров окружающей среды. Эта разносторонняя информация тщательно анализируется, а затем органам движения выдается сигнал об опасности. Получив сигнал, кузнечики покидают свои норки.

Что любопытно, эти насекомые, даже юные и неопытные, стараются расположиться подальше от наиболее опасных обрывистых откосов, где находятся их норки. То есть в наследственной программе учитывается и такой поведенческий прием, связанный со спасением этих живых существ.

Поскольку ученым пока не под силу воспроизвести уникальнейшее живое сейсмическое устройство, они избрали иной путь: подключать насекомых к физическим приборам, разработанным человеком, и регистрировать изменения в их поведении. Перед норками кузнечиков устанавливают приборы – актографы, отмечающие двигательную активность этих насекомых. При обычных условиях движение кузнечиков спокойное и число покидающих норку и возвращающихся назад особей одинаково. Но перед землетрясением почти все насекомые выпрыгивают из норки, на что актограф реагирует резким увеличением импульсов.

Так как в комбинированном приборе используются живые объекты, то происходит постоянное саморазмножение высокочувствительных «датчиков». А забота об их правильном функционировании лежит на надежном генетическом механизме.

Использование метеорологических способностей насекомых. Наблюдая за поведением различных живых существ, можно узнавать о грядущих изменениях погоды и даже о предстоящих природных катаклизмах, таких как засуха, наводнение или резкое похолодание.

Прогнозирование характерно для всего живого – будь то растение, микроорганизм, беспозвоночное или позвоночное животное. Ведь чтобы выжить, им необходимо заранее мобилизовать дополнительные защитные средства. И тогда живые существа используют данные им свыше внутриорганизменные «метеорологические станции».

Более 600 видов животных и 400 видов растений, известных на сегодняшний день ученым, могут играть роль своеобразных барометров, индикаторов влажности и температуры, предсказателей погоды. Живые «синоптики» имеются повсеместно, во всех климатических поясах.

Предчувствовать погодные изменения способны и многие насекомые. Перед дождем еще при ясном небе перестают стрекотать зеленые кузнечики, муравьи начинают плотно закрывать входы в муравейник, а пчелы, прекращая полеты за нектаром, с гудением сидят в улье. Стремясь спрятаться от надвигающейся непогоды, мухи и осы залетают в окна домов.

Наблюдения за муравьями определенного вида, обитающими в предгорьях Тибета, выявили их способности делать более долгосрочные прогнозы. Перед началом периода сильных дождей муравьи загодя переселяются на место с сухим твердым грунтом, а перед наступлением засухи – заполняют темные влажные впадины.

Исследователи подсчитали, что за год муравьиное сообщество правильно определило изменения погоды в 22 случаях, а ошиблось только дважды, что составило 9 % от общего числа. Это выглядит весьма впечатляюще по сравнению со средней ошибкой метеостанций – 20 %.

Целесообразные действия насекомых, которые зачастую зависят от долгосрочных прогнозов, могут оказывать людям большую услугу. Так, опытного пасечника надежным прогнозом обеспечивают пчелы. На зиму они заделывают леток в улье воском. По отверстию для проветривания улья можно судить о предстоящей зиме. Если пчелы оставят большое отверстие – зима будет теплой, а если маленькое – жди суровых морозов. Также известно, что, если пчелы начинают рано вылетать из ульев, можно рассчитывать на раннюю теплую весну.

А муравьи, если зима не ожидается суровой, остаются жить вблизи поверхности почвы, однако перед холодной зимой располагаются глубже в земле и строят более высокий муравейник.

Факты свидетельствуют, что наблюдение за поведением термитов и муравьев в критических ситуациях помогает людям в прогнозировании сильных ливней и наводнений. Известен случай, когда индейское племя, проживающее в джунглях Бразилии, перед наводнением в спешном порядке покинуло свое поселение. О приближающейся беде индейцев предупредили муравьи. Но каким образом?

Оказывается, эти общественные насекомые обычно приходят в сильное волнение еще задолго до наводнения. Вместе с куколками и запасами продовольствия они срочно покидают обжитое место и направляются туда, куда не дойдет вода. Местное население вряд ли понимало причины такой удивительной чувствительности муравьев. Но, доверясь им, люди ушли от беды вслед за маленькими синоптиками.

Прогнозировать наводнение способны и термиты. Перед его началом они всей колонией покидают свои дома и устремляются к ближайшим деревьям. Предвидя размах бедствия, насекомые поднимаются именно на тот уровень, который будет выше ожидаемого наводнения. Там они пережидают, пока пойдут на убыль мутные потоки воды, которые мчат с такой скоростью, что порой валят под своим напором деревья. Что любопытно, термиты никогда не располагаются на тех деревьях, которые впоследствии оказываются снесенными бурными потоками.

Восхищение «мудростью» насекомых. Наблюдение за погодой ведет множество метеостанций, которые расположены и на суше, в том числе в горах, и на специально оборудованных научных судах, и на космических станциях. Оснащенные современными приборами, аппаратурой и компьютерной техникой, метеорологи фактически делают не прогноз погоды, а расчет, вычисление погодных изменений. В то время как насекомые действительно прогнозируют погоду, используя врожденные способности и встроенные в их организм специальные живые приборы. Муравьи-синоптики и термиты, как было показано, определяют не только время приближения наводнения, но и оценивают его размах.

Иногда подобное метеопрозрение наблюдалось и у скворцов: весной они не занимали некоторые скворечники. Впоследствии те были сорваны ураганным ветром. Птица – относительно крупное животное, и, возможно, по качанию скворечника или по каким-то другим признакам она способна оценить ненадежность его крепления.

Но каким образом и с помощью каких устройств способны делать подобные прогнозы насекомые? Ученые пока не только не в силах создать подобное устройство, но даже не могут ответить на эти вопросы. Может быть, человеку, с его непоколебимой верой в чудеса науки, которой, как он считает, «подвластно все», стоит внимательнее отнестись к этим фактам.

В чем вина «вредных» для человека насекомых? Как показано ранее, в природе все естественные жизненные процессы идеально сбалансированы. Однако человек нередко их нарушает, скажем, начиная активно культивировать необходимые для него растения. Тогда культурные насаждения подвергаются нападению таких насекомых, как яблоневый цветоед, тля, озимая совка, усач, златка. Или, например, искусственное поддержание на определенной территории высокой концентрации посевов картофеля приводит к чрезмерному распространению колорадского жука.

Но ведь задача всех так называемых «вредителей» не допускать тотального захвата каким-либо растением жизненного пространства. И они старательно ее решают, истребляя излишки растительности.

Много неприятностей приносит жителям жарких регионов деятельность таких неутомимых работников, как термиты. Нескольких месяцев им достаточно, чтобы большой и крепкий дом превратить в труху. Для предупреждения этого бедствия даже разработаны правила противотермитного строительства.

Но разве есть тут какая-либо вина термитов? Ведь они имеют на Земле свое конкретное задание – постоянно перерабатывать «мертвую» древесину для очистки от нее земли и увеличения плодородия почв. И с завидной методичностью термиты готовы уничтожить любое деревянное творение человеческих рук. Такое сооружение изготовлено из неживой, а значит, по понятию термитов, не нужной природе древесины.

umdobro.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

Роль опыления для цветов - Моя газета

Жизненно важным процессом для многих цветов является опыление, от которого зависит видовое сохранение. Существуют разные типы опыления, например, распространенный тип – ветром, т.е. пыльца разносится с помощью потоков воздуха. В природе наилучшим типом опыления считается опыление насекомыми, которое особенно значимо при выращивании овощных культур. Наилучшими насекомыми-опылителями считаются пчелы, они собирают с цветков нектар, ориентируясь на свои собственные интересы, и одновременно опыляют растения.

Обычно насекомыми опыляются очень яркие цветы, которые источают сильный аромат. Давайте рассмотрим орхидеи, цветы которых считаются одними из самых красивых, а перед их ароматом не может устоять никто, ни человек, ни насекомые. Если некоторые цветочки очень маленькие, то они образуют группы, формируют соцветия и располагаются вокруг прицветника (разноцветных листьев) для привлечения внимания насекомых-опылителей. Растения остроумно и изобретательно адаптируются к опылению насекомыми.

В тропиках Южной Америки и Австралии распространенными опылителями цветов являются птицы. В основном это колибри, птицы, которые ничуть не больше шмеля. Нектар колибри сосет закрытым клювом с использованием языка как поршня.

Такие цветы, как маргаритка и лютики могут опыляться всеми насекомыми, и пчелами, и жуками, и муравьями, и даже мелкими животными, из-за особенного строения цветков. Насекомые легко пыльцу стряхивают из пыльника себе на рыльце и переносят на другой цветок.

Есть и такие цветки, которые разрешают опылять себя лишь одному виду насекомых.

Люпин, душистый горошек и их ближайшие родственники имеют такое строение, которое позволяет раскрыться цветку для опыления лишь под весом насекомого. После того, как опылитель садится на цветок выпускаются рыльца и тычинки, которые трутся о тело гостя. Однако не всем насекомым под силу такой вид опыления, некоторые цветы требуют наличия у насекомых длинных хоботков, другим для того, чтобы достать нектар, который спрятан надежно на самом дне цветка, необходимо просунуть голову вовнутрь очень глубоко и тесно прижаться к нижнему лепестку.

Не стоит забывать и об искусственном опылении, которое осуществляют люди, чтобы вывести новые виды растений. Вернемся к орхидеям, большинство красивейших видов которых выведены именно искусственным типом опыления и называются гибридами. Следует отметить, что искусственное опыление – это чрезвычайно трудоемкий и длительный процесс.

Однако каким бы тип опыления не был, без него невозможно существование растений.

mygazeta.com