Что такое опыление в биологии

Что такое опыление

Цветы — это инструменты, которые растения используют для производства семян. Основные части цветка показаны на рисунке ниже.

Источник: napishem.ru

Семена могут быть получены только при переносе пыльцы между цветками одного вида. Под видом понимается популяция особей, способных к свободному скрещиванию друг с другом, но из-за географических, репродуктивных или других барьеров не скрещивающихся с представителями других видов.

Виды и типы

Типы опыления растений зависят от различных факторов, включая вид, условия окружающей среды и наличие подходящих опылителей. Виды рассматриваются ниже:

Самоопыление (идиогамия)

При этом процессе пыльцевые зерна переносятся с рыльца одного и того же или генетически сходного цветка. Опылители, которые посещают эти цветки, могут помочь в опылении и увеличить урожайность растений.

С другой стороны, эти насаждения не нуждаются в опылителях для получения плодов. Если вас беспокоит недостаток опылителей в вашем саду, слегка постучите по стеблям или потрогайте растения, проходя мимо, чтобы имитировать их действия.

Основной системой спаривания зерновых культур и многих овощей является самоопыление, точнее, почти полное самоопыление. Большинство из 50-60 основных зерновых культур в мире самоопыляются. Дикие предки самоопыляющихся культур также являются самоопыляющимися, поскольку дикие предки большинства зерновых культур были надежно идентифицированы.

Перекрестное опыление (ксеногамия)

Перекрестное опыление — это перенос пыльцевых зерен с цветка на рыльце другого цветка. Обычно этот процесс осуществляется насекомыми и ветром. При опылении насекомыми этот процесс происходит на некоторых растениях, таких как клубника, виноград, малина, тюльпаны, яблоки, сливы, груши, нарциссы и другие. Опыление ветром наблюдается у различных трав, кленовых деревьев, одуванчиков и кошачьих.

Разница между самоопылением и перекрестным опылением

 

Преимущества и недостатки

 

Перекрестное опыление полезно, потому что оно позволяет разнообразить виды, объединяя генетическую информацию разных растений. Однако оно зависит от опылителей, которые кочуют от растения к растению.

Самоопыление дает более однородное потомство, а значит, вид в целом менее устойчив к болезням. Ему не нужно тратить энергию на привлечение опылителей, и он может распространяться за пределами мест с достаточным количеством опылителей.

Способы

Опыление происходит, когда птицы, пчелы, летучие мыши, бабочки, мотыльки, жуки, другие животные, вода или ветер переносят пыльцу с цветка на цветок или перемещают ее внутри цветка. Успешный перенос пыльцы в цветках одного вида растений и между ними приводит к оплодотворению, успешному развитию семян и плодоношению. Другие факторы, такие как засуха, резкие перепады температур или болезни, могут помешать полноценному плодоношению и производству семян.

Морфологическая адаптация

Некоторые растения, например, Erythronium grandiflorum (североамериканский вид растений семейства лилейных), сбивают сроки выброса пыльцы, чтобы увеличить количество опылителей и снизить вероятность самоопыления.

Источник: fourthcornernurseries.com

Цветущие растения эволюционировали вместе со своими партнерами-опылителями на протяжении миллионов лет, создавая захватывающее и интересное разнообразие цветочных стратегий и адаптаций к опылению. Огромное разнообразие цветов, форм и запахов является прямым результатом тесной связи цветов с опылителями. Различные признаки цветка, связанные с разными опылителями, известны как синдромы опыления. Цветковые растения выработали два способа опыления:

• без участия организмов (абиотическое);
• при посредничестве животных (биотическое). Около 80 % всех опылений растений осуществляется животными. Оставшиеся 20% абиотических видов опыляются на 98% ветром и на 2% водой.

Гидрофилия

Гидрофилия — это способ, при котором в качестве агента опыления выступает вода. Растения, опыляемые водой, маленькие и неприметные, имеют длинные, липкие, но несмачиваемые рыльца, легкие и несмачиваемые пыльцевые зерна благодаря муцилажному покрытию и не содержат нектара или какого-либо аромата. Примеры: Некоторые погруженные в воду водные растения, такие как морские травы, гидрилла, валлиснерия, зостеры, водяной гиацинт, водяная лилия, зависят от воды при опылении.

Анемофилия

Анемофилия — это метод, при котором для переноса пыльцы используются потоки воздуха.  У растений, использующих ветер для перекрестного опыления, цветки обычно появляются рано весной, до или во время появления листьев. Это позволяет листьям не мешать рассеиванию пыльцы из пыльников и обеспечивает прием пыльцы на рыльца цветков. Цветки анемофильных растений обычно маленькие и незаметные, они не обладают запахом и не выделяют нектар.

У таких видов, как дуб, береза или тополь, мужские цветки расположены в длинных подвесных кокошниках или длинных вертикальных соцветиях, в которых цветки маленькие, зеленые, сгруппированы вместе и производят очень большое количество пыльцы. Пыльца ветроопыляемых растений легкая, гладкая и мелкая.

Растения, опыляемые ветром, обычно встречаются в больших популяциях, чтобы женские цветки имели больше шансов получить пыльцу.

Зоогамия

Зоогамия — это способ, при котором животные, такие как птицы, летучие мыши и мелкие млекопитающие, переносят пыльцу.

Цветковые растения и их животные-опылители прошли совместную эволюцию, в ходе которой под действием естественного отбора у каждого из них возникли морфологические адаптации, усиливающие их зависимость друг от друга. Зеленые насаждения имеют множество сложных методов привлечения опылителей. К ним относятся визуальные сигналы, запах, пища, мимикрия и улавливание.

Аналогично, многие опылители выработали специализированные структуры и поведение, чтобы помочь опылению растений, например, мех на морде черно-белого взъерошенного лемура или летучей мыши. Цветущие растения, опыляемые животными, производят липкую и колючую пыльцу, которая прикрепляется к животному и таким образом переносится на следующий цветок.

Примеры: колибри являются птичьими опылителями, а летучие мыши играют роль опылителей некоторых ночных цветов.

Энтомофилия

Энтомофилия — это способ, при котором насекомые, такие как пчелы, бабочки, мотыльки, жуки и мухи, переносят пыльцу с растений. Цветы, опыляемые насекомыми, часто имеют яркую окраску, аромат и выделяют нектар. Насекомых привлекают их цвет и запах. К сельскохозяйственным растениям, которые опыляются пчелами, относятся: хлопок, подсолнечник, лен, личи.

Орнитофилия

Орнитофилия — это процесс переноса птицами пыльцы с пыльника на рыльце цветка. Цветы, опыляемые птицами, имеют яркую окраску лепестков, выделяют большое количество нектара и имеют трубчатую форму для размещения клювов птиц. Примерами птиц-опылителей являются колибри и солнечные птицы, они опыляют некоторые виды фуксий и сальвии.

Хироптерофилия

Хироптерофилия — это метод, при котором летучие мыши опыляют цветы. Цветы, опыляемые летучими мышами, называются хироптерофильными. Он наиболее распространен в тропических и пустынных районах, где многие растения цветут ночью. Цветы, опыляемые летучими мышами, часто имеют белый или тусклый цвет, раскрываются ночью и имеют затхлый или гнилостный запах. Они также богаты нектаром. Примеры: Растения агавы часто опыляются летучими мышами.

Как происходит опыление

Как пыльца попадает с одного цветка на другой:

Для переноса пыльцы цветкам приходится полагаться на переносчиков. Этими переносчиками могут быть ветер, вода, птицы, насекомые, бабочки, летучие мыши и другие животные, которые посещают цветы. Мы называем животных или насекомых, которые переносят пыльцу с растения на растение, опылителями.

Этот процесс обычно является непреднамеренным следствием деятельности животного на цветке. Опылитель часто ест или собирает пыльцу ради ее белковых и других питательных свойств или пьет нектар из цветка, когда пыльцевые зерна прикрепляются к телу животного. Когда животное посещает другой цветок по той же причине, пыльца может попасть на рыльце цветка и привести к успешному размножению цветка. Попадая на рыльце, пыльца может «прорасти», то есть на липкой поверхности рыльца образуется пыльцевая трубка, которая прорастает вниз, в яйцеклетку растения.

Этот рост может привести к:

• успешному оплодотворению цветка и росту семян и плодов;
• растение может быть оплодотворено лишь частично, при этом плоды и/или семена развиваются не полностью;
• растение может полностью не опылиться и не размножиться вообще.

Время цветения

Растения выработали разное время цветения, которое происходит в течение всего вегетационного периода, чтобы уменьшить конкуренцию с опылителями и обеспечить их постоянным питанием. С первых признаков тепла в конце зимы, весной и летом, до последнего звонка осенью, цветущие растения доступны для своих опылителей, предоставляя пыльцу и нектар в обмен на услуги опыления.

Осенью цветущие растения доступны для своих опылителей, предоставляя им пыльцу и нектар в обмен на услуги опыления.

Значение опыления

Практически все семенные растения в мире нуждаются в опылении. Пыльца, похожая на незначительную желтую пыльцу, несет мужские половые клетки растения и является жизненно важным звеном в репродуктивном цикле. Из 1 400 сельскохозяйственных растений, выращиваемых по всему миру, то есть тех, которые производят все наши продукты питания и промышленные товары растительного происхождения, почти 80 % нуждаются в опылении животными. Посещения пчел и других опылителей также приводят к появлению более крупных, ароматных плодов и повышению урожайности. По оценкам некоторых ученых, каждый третий кусочек пищи, которую мы едим, существует благодаря животным-опылителям - пчелам, бабочкам и мотылькам, птицам и летучим мышам, жукам и другим насекомым.

Цветущие растения производят пригодный для дыхания кислород, утилизируя углекислый газ, вырабатываемый растениями и животными в процессе дыхания. Однако в последнее столетие уровень углекислого газа в атмосфере стремительно растет из-за увеличения сжигания ископаемого топлива и уничтожения жизненно важных лесов. Опылители играют ключевую роль в воспроизводстве диких растений в нашем фрагментированном глобальном ландшафте. Без них существующие популяции растений сократятся, даже если будут доступны почва, воздух, питательные вещества и другие элементы, поддерживающие жизнь.

Цветущие растения помогают очищать воду и предотвращать эрозию благодаря корням, которые удерживают почву на месте, и листве, которая смягчает воздействие дождя, когда он падает на землю. Круговорот воды зависит от растений, которые возвращают влагу в атмосферу, а растения зависят от опылителей, которые помогают им размножаться.

Под угрозой находятся численность, разнообразие и здоровье опылителей, а также обеспечение опыления.

Примеры

Пшеница, ячмень, овес, рис, томаты, картофель, подснежники,фасоль, абрикосы и персики — вот некоторые примеры самоопыляющихся растений. Перекрестное опыление возможно у многих растений, способных к самоопылению.
Яблоки, сливы, груши, малина, ежевика, черная смородина, клубника, фасоль, тыква, нарциссы, тюльпаны, вереск, лаванда и большинство цветущих растений — примеры растений, которые используют насекомых для перекрестного опыления.
Трава, костяника, одуванчики, кленовые деревья и козья борода — примеры растений, которые используют ветер для опыления друг друга.