Описание способов распространения семян растений в природе

Распространение плодов и семян в природе

Важным фактором сохранения численности и жизнеспособности видов является их расселение в окружающей среде. Растения прикреплены к своему месту обитания и не могут передвигаться самостоятельно. Главный способ их расселения на новые территории — распространение семян и плодов.

Шанс одного семени успешно прижиться, укорениться на новой территории очень мал, поэтому растения продуцируют как можно больше семян и выработали специфические механизмы для их распространения в природе.

Биологическое значение распространения семян:

1. Для семени важно оказаться на определенной дистанции от родительского растения. Так увеличивается шанс молодых ростков избежать конкуренции за свет и воду как между собой, так и со взрослым растением. Но если зачаток будет занесен слишком далеко от места формирования, то существует риск, что участок для произрастания окажется неподходящим.
2. Расширяется ареал обитания популяций и видов, увеличивается их численность, образуются новые популяции.
3. Распространение семян облегчает перекрестное опыление и предупреждает близкородственное скрещивание.
4. Семена в состоянии покоя могут переждать неблагоприятные условия и прорасти в подходящее время.
5. Растительность становится более разнообразной.
6. Покрываются растительностью свободные участки суши (новые острова, пожарища, участки, где произошли природные катастрофы).

Особенности распространения семян изучает наука диаспорология (или карпоэкология). Диаспорами в ботанике называют части растений, отторгающиеся от него с целью размножения. Различаются вегетативные диаспоры (луковицы, клубни) и генеративные диаспоры, к которым и относятся семена, плоды, споры. Сам процесс распространения диаспор в биологии называют диссеминацией.

Как это происходит, основные способы

В растительном мире существует большое разнообразие плодов. Они приспособлены к определенному способу распространения. Выделяют два основных способа распространения семян и плодов:

• без влияния внешних факторов — автохория;
• под воздействием внешних факторов — аллелохория (с помощью ветра, воды, животных, птиц и человека).

Случается, что плоды одного растения распространяются разными способами (диплохория), но все таки один из них будет более подходящим.

Распространение с помощью ветра

Этот способ считается самым результативным, и его использует огромное число видов. Анемохорные растения продуцируют большое количество семян с очень маленькой массой (орхидные, грушанковые, многие вересковые). Также способность находиться в воздухе может достигаться не только за счет маленького веса, но и с помощью специальных приспособлений, расширяющих площадь плода. Выделяют два главные типа таких приспособлений:

• летучки — парашютики (одуванчик, мать-и-мачеха) и многообразные ворсистые образования (тополь, ива, сложноцветные);
• крылатки — крылоподобные выросты. Как правило, с их помощью распространяют плоды деревья (ясень, клен, вяз, береза). Крылатки отделяются от дерева после того, как опали листья, препятствовавшие им в движении.

Таким образом, диаспоры перемещаются или за счет малой массы, или приспособлений, позволяющих парить и планировать в воздухе. Расстояния, которые они пролетают, колеблются от нескольких метров до нескольких десятков километров. Известны случаи, когда семена пересекали горы высотой более 2000 м.

Пользуются ветром для своего расселения и многие растения степной и полупустынной зон. Когда они засыхают, ветер их обламывает и несет по местности. При этом сухие растения сами рассеивают семена (анемогеохория).

К анемохорному типу относятся также мхи, хвощовые и плауновидные, различные грибы, лишайники, чьи споры и другие зачатки разносит ветер.

Распространение животными (в том числе птицами и человеком)

Данный способ — достаточно надежный, поскольку и животные, птицы, и человек передвигаются на достаточно большие расстояния, перемещая диаспоры далеко от родительского растения.

В этом процессе задействовано множество разнообразных животных. Зоохория осуществляется несколькими способами.

1. Сухие плоды, снабженные мелкими колючками, крючочками, щетинками, клейкой поверхностью, цепляются к коже или шерсти животных и таким образом могут проделать значительный путь, пока не отпадут. К примеру, так могут перемещаться плоды лопуха, лютика, череды. Перенос семян и плодов на теле животных называется эндозоохорией.
2. Сочные плоды (ягоды, фрукты) животные едят. Пока плоды незрелые, они благодаря зеленому цвету незаметны, к тому же неприятны на вкус. Но когда они созревают, меняя цвет и запах, то начинают привлекать млекопитающих и птиц (первых в большей мере привлекает запах, тогда как пернатые предпочитают плоды без сильно выраженного аромата, но яркой окраски — например, рябину). Животные переваривают съеденные плоды, но сами семена проходят через кишечник неповрежденными (у некоторых растений они не прорастают без прохождения через пищеварительный тракт птиц, поскольку в процессе пищеварения их покровы становятся более мягкими; семена многих злаков, побывав в пищеварительной системе копытных, даже лучше всходят). Выходя вместе с экскрементами, зачатки не только преодолевают некоторое расстояние, но и попадают в плодородную почву. К тому же помет является своеобразным удобрением для семени, и таким образом служит подспорьем для его прорастания. Процесс переноса семян через поедание их животными называется эндозоохорией. Их перенос птицами носит название орнитохория.
3. Еще одной разновидностью зоохории является синзоохория — перемещение плодов и семян в виде запаса пищи или гнездового материала. Явление синзоохории частично пересекается и с орнитохорией. Многие грызуны (белки, бурундуки, хомяки, мыши) и некоторые птицы (сойки, кедровки) делают запасы пищи на зиму. Так запасаются орехи, желуди. Часто эти запасы могут остаться нетронутыми по причине забывчивости владельца, его гибели или других обстоятельств. Будучи перенесенными в новое место, эти плоды со временем могут прорасти. Птицы переносят диаспоры при постройке гнезд.

Особым видом синзоохории считается мирмекохория — распространение семян, плодов, спор муравьями. Эти насекомые интенсивно переносят и заготавливают зачатки, иногда теряя их или оставляя запасы нетронутыми, подобно грызунам. Но природа выработала и другой механизм взаимодействия растительного мира и муравьев.

Многие растения (к примеру, представители семейств молочайных, лилейных, губоцветных) развивают на семенах специальные придатки, насыщенные маслом — элайосомы, которые привлекают муравьев. Насекомые уносят семя в муравейник, придаток служит им пищей, а семя, перенесенное на некоторое расстояние и оставшееся неповрежденным, выбрасывается. Есть растения, семена которых разносятся исключительно муравьями.

Существуют данные и наблюдения об участии в процессе распространения диаспор пресмыкающихся (заурохория), рыб (ихтиохория), насекомых (энтомохория) и даже дождевых червей, которые разносят мелкие семена орхидных.

Она бывает:

• преднамеренная — специальное транспортирование и посев семян культурных растений;
• непреднамеренная — происходит без умысла в результате деятельности человека.

Преднамеренная антропохория не рассматривается диаспорологией. Главными формами непреднамеренной антропохории являются:

1. Агестохория — распространение семян с помощью транспортных средств. Характерная особенность — перемещение на дальние расстояния. Многие виды попали на другие континенты, где раньше не произрастали: к примеру, из Северной Америки в Евразию был завезен такой сорняк, как амброзия полыннолистая. Из Европы в Америку попали подорожник, овсюг, бодяк. Посредством железнодорожного и автомобильного транспорта диаспоры мигрируют и внутри материков.
2. Эрагазиохория — попадание семян в почву во время работы почвообрабатывающих и уборочных машин. Способствует распространению сорняков и сенокосных растений.
3. Спейрохория — распространение зачатков сорных растений из-за их высева вместе с семенами культивируемых растений. Ряд сорняков даже приспособился к такому способу рассеивания и выработал для этого соответствующие механизмы: их семена похожи с посевным материалом культуры, которую они засоряют, к тому же созревают они в одни сроки. Внешний вид растений также становится подобным. Таким образом, у сельскохозяйственных культур (пшеницы, льна, гречихи и т. д.) появились засорители, адаптированные под них. Однако такая специализация ограничивает возможности расселения вида в других условиях.

Деятельность человека, особенно ведение интенсивного сельского хозяйства, оказывает чрезвычайное влияние на распространение растительных зачатков в природе.

Особенности саморазбрасывания

Классификация форм автохории:

1. Барохория — самостоятельное опадание созревших семян и плодов под действием силы тяжести. Иногда ее не относят к автохории, а выделяют как отдельный тип диссеминации. Барохория чаще всего присуща видам с односемянными нераскрывающимися плодами. Этот способ считается малоэффективным, так как упавшие плоды находятся в непосредственной близости с родительским растением. Однако в связи с этим барохоры выработали некоторые механизмы, помогающие их зачаткам выживать (к примеру, сорнополевые растения продуцируют большое количество жизнестойких семян, которые к тому же отличаются длительным периодом прорастания). Также растения для диссеминации используют не только барохорию, но и другие способы. Барахория характерна для деревьев (каштан, дуб), у которых сочетается с синзоохорией и гидрохорией, и травянистых растений, особенно сорняков и злаков, у которых она сопровождается также мирмекохорией и анемохорией.
2. Механохория (автомеханохория) — разбрасывание семян из лопнувшего плода. Их разброс обеспечивается за счет появления напряжения в тканях околоплодника при его высыхании. При этом рассеивание происходит на незначительное расстояние. Такой способ характерный для плодов стручка, боба (бобовые). Плод в виде коробочки (мак) адаптирован для саморазбрасывания — устроен таким образом, чтобы рассеивать семена при покачивании ветром. Механохория характерна и для сочных плодов (недотроги, бешеного огурца). Выталкивание семян осуществляется за счет набухания определенной клеточной прослойки и создания давления внутри плода. Часто механохория сочетается с мирмекохорией. Диаспоры некоторых растений (представителей бобовых, ворсянковых, злаковых) обеспечены щетинками, способными впитывать влагу. При определенных погодных условиях они высыхают или набухают, в результате чего диаспоры могут самостоятельно передвинуться на некоторое расстояние.
3. Геокарпия — необычный способ распространения плодов, который осуществляется через внедрение завязи в землю. Это становится возможным благодаря геотропическим движениям плодоножки. У арахиса развивается специальный орган — гинофор, который растет и внедряет завязь в почву. Созревание плодов происходит в грунте. Геокарпия характерна для некоторых видов фиалок и фикусов.

Как распространяются при помощи воды

Это довольно стабильный метод, поскольку размещение водных объектов, направления течений, как речных, так и морских, долгое время остаются неизменными. Гидрохория может быть:

• адаптивная или регулярная — растения специализируют свои плоды для распространения водными путями (гидрофиты, прибрежная флора);
• факультативная или случайная — совершается при помощи потоков дождевой и талой воды (распространяются семена и плоды растений, не приспособленных к гидрохории).

Диаспоры гидрохорных растений отличаются приспособлениями, обеспечивающими:

• несмачиваемость, защиту от воды (восковой слой, присутствие в оболочке маслянистых веществ, густое опушение);
• большую плавучесть (воздухоносные слои, воздушные пузыри).

У пресноводных гидрохор плоды отличаются небольшими размерами. К такому типу относятся ольха, осока, кувшинка. Пресноводные гидрохоры расселяются вниз по течению рек. Морские течения разносят плоды на более дальние расстояния, но при очень долгих перемещениях семена теряют всхожесть. Чаще такой способ содействует расселению гидрохорных растений в прибережной зоне и на близких островах (например, распространение кокосовых орехов).

Существует еще один специфичный метод распространения диаспор. Это баллистохория — распространение семян в процессе раскачивания растения, которое осуществляется при помощи разных внешних факторов. Отличия баллистохории от других способов диссеминации:

• распространение семян обеспечивается не специфическими приспособлениями диаспор, а строением вегетативных органов растения;
• раскачивание растения может осуществляться животными, ветром или водой, в особенности дождем, транспортом.

Баллистохория характерна для колокольчиковых, зонтичных, гвоздичных, губоцветных. У многих растений она сочетается с анемохорией. Баллистохория позволяет рассеивать семена на небольшие расстояния, поэтому считается малоэффективной.

Выводы:

1. Процесс распространения семян и плодов в природе играет важную роль в выживании видов, их расселении, а следовательно и формировании растительного разнообразия на Земле. Он может осуществляться как без внешнего влияния (автохория), так и при помощи внешних агентов — воды, ветра, животных, человека (аллелохория).
2. Анемохория (распространение семян и плодов ветром) осуществляется посредством приспособлений, позволяющих диаспорам долго находиться в воздухе.
3. Активными переносчиками диаспор являются животные (зоохория). Они могут переносить плоды на своем теле, распространять проглоченные семена с пометом или создавать запасы съедобных плодов. Распространение семян человеком (антропохория) осуществляется в основном в процессе его деятельности и часто касается зачатков сорных растений.
4. Автохория — саморасбрасывание семян. Реализуется через опадение плодов, разбрасывание вытолкнутых давлением семян из лопнувших плодов или формирование плодов непосредственно в почве.
5. При гидрохории — распространении семян с помощью воды – плоды приспособлены плавать за течением, не поддаваясь при этом негативному водному воздействию.