Архитекторы цветка. Начало
В современном мире мы привыкли воспринимать как данность все разнообразие форм растительной жизни вокруг нас. И замысловатый цветок фасоли, и прекрасные орхидеи, и бесчисленные ромашки вокруг ни у кого не вызывают изумления. Но если задуматься, то становится очевидно, что все разнообразие современных цветков не возникло сразу как есть. Это огромный и очень непростой путь от древнего риниофита – первого высшего наземного растения, которое представляло собой стебелек с одиночным спорангием на верхушке, – до современных, наиболее эволюционно продвинутых семейств, таких как орхидные у однодольных и сложноцветные у двудольных, к которым и относится наша обычная ромашка.
Само появление покрытосеменных и их относительно быстрое распространение по планете – одно из ключевых событий в истории мировой флоры. Ведь облик планеты сейчас определяет именно эта группа растительных организмов, которая является крупнейшей на Земле.
Итак, давайте вернемся на 410 млн лет назад, в силурийский период палеозойской эры. Именно к этому времени относятся первые находки настоящих высших растений, тех самых риниофитов, о которых говорилось выше. Через 285 млн лет появляются покрытосеменные растения. И уже через 35 млн лет они становятся самой распространенной группой зеленых организмов на земле. Многие современные роды существовали уже тогда. Например, найден лист вымершего растения из рода калина (Viburnum), возраст которого составляет порядка 70 млн лет. При этом появление простейших растительных организмов произошло еще в протерозойскую эру, а это более миллиарда лет назад. И тут возникает вопрос, каким образом покрытосеменным удалось за столь непродолжительное (относительно общей геологической истории) время осуществить столь удачную экспансию на нашей планете.
Секрет кроется в некоторых особенностях физиологии, в их большей экологической пластичности по сравнению с другими группами растений, в способности распространять свои семена на дальние расстояния. Но самое удивительное – это коэволюция покрытосеменных и насекомых, которая шла на протяжении сотен миллионов лет, что и стало важным условием стремительного развития обеих сторон.
Когда же началось взаимодействие растения и насекомого? Самыми первыми опылителями стали жесткокрылые, или попросту жуки (Coleoptera). Древнейшие находки ископаемых представителей этого отряда относят к пермскому периоду палеозойской эры. Предполагаемое же появление предков цветковых растений – семенных папоротников – приходится на поздний девон, то есть значительно раньше. Семенные папоротники были строго двудомными растениями, как и большинство голосеменных. Палеоботаники по найденным ископаемым остаткам предполагают, что их пыльцевая камера была заполнена сахаристой жидкостью, которая являлась благоприятной средой для прорастания пыльцы. Возможно, эта смесь заинтересовала древних жуков в качестве источника пищи. Но говорить в данном случае об опылении вряд ли приходится, скорее уж о воровстве, когда насекомое просто пожирало пыльцу, уже и так попавшую на женский «цветок».
По одной из теорий о происхождении цветка, для того чтобы превратить этих воришек в помощников и соратников, семенные папоротники на своих мужских «цветках» стали отращивать стерильные семязачатки, выделяющие ту самую привлекательную для жуков сахаристую жидкость. Постепенно эти семязачатки смогли производить семена и перестали быть чисто формальным образованием. В результате мужской цветок становится обоеполым, а женский цветок упраздняется.
Тут нужно отметить, что у первых покрытосеменных был исключительно обоеполый цветок. Для растения, рассчитывающего на помощь насекомого, очевидна выгода именно от такого цветка, ведь за один визит жук не только может забрать пыльцу, но и оставляет на пестике пыльцу с другого растения. Возможно, именно так и началась история совместного развития растений и насекомых, результатом которой явилось все то огромное разнообразие форм и взаимных адаптаций, которые мы можем наблюдать сейчас.
Древний цветок старался быть максимально удобным и привлекательным для своих тогда еще единственных опылителей. Жуки довольно плохо летают, поэтому цветки были дисковидной или блюдцевидной формы, максимально открытые. Их части располагались на укороченном побеге как бы по спирали, количество тычинок и пестиков было неограниченным. Так как жука в цветке интересует пыльца, она расположена доступно для его ротовых органов. Если жук съедает всю пыльцу, произведенную растением, то для последнего пропадает всякий смысл такого посещения. Чтобы избежать этого, ее должно быть много. Поскольку жуки не очень хорошо различают цвета, цветкам пришлось «научиться» привлекательно пахнуть. Но это не совсем то, что мы привыкли называть цветочным ароматом. Жуки предпочитают более специфические запахи, как, например, тот, что издают перебродившие фрукты.
Возникает вопрос, зачем же растению тратить силы на создание цветка и на производство дополнительной пыльцы, да и к тому же делать ее ароматной. Ведь жук, увлекшись, мог и семязачаток сжевать заодно с пыльцой. Тем не менее для растения возможность переноса пыльцы на дальние расстояния и перекрестное опыление стали гораздо более важными факторами, чем все энергетические потери. Мы ведь понимаем, что растения не сами принимают решения, какими им быть. Все изменения, которые происходят в строении и внешнем виде, обусловлены разного рода генетическими изменениями. Они закрепляются только в том случае, если такие особи получают действительное преимущество в конкурентной борьбе с другими.
Наиболее архаичным современным семейством цветковых являются магнолиевые. Среди наших местных растений древним происхождением и архаичным строением могут похвастаться нимфейные, к которым относятся кубышка желтая и кувшинка белая. У них многочисленные примитивно устроенные тычинки и многочисленные пестики. У кубышки сохранилась верхняя завязь, а у кувшинки она уже полунижняя. Основную роль в опылении нимфейных играют жуки. Цветки имеют привычку закрываться в утренние или вечерние часы, в зависимости от вида, и попавшие туда в это время насекомые вынуждены оставаться внутри до следующего открытия цветка.
Цветки кувшинки, как более древние, не придумали никаких механизмов для предотвращения самоопыления, а вот для цветов кубышки уже характерна протогиния, когда пестик созревает раньше тычинок. Для более продвинутых семейства цветковых характерна протандрия, когда первыми созревают тычинки.
Жуки и сейчас не утратили своей роли опылителей, хотя лидирующие позиции, конечно, уступили перепончатокрылым. За все прошедшие несколько миллионов лет не произошло значительных изменений во взаимоотношениях жуков и растений, которые они опыляют. То есть самые древние группы оказались и самыми консервативными в своих предпочтениях. Как и раньше, жуки не специализируются на каких-либо конкретных видах растений, а добывают себе пищу там, где это позволяет сделать их физиология.
Продолжение следует…
Фото автора
Для того чтобы оставить комментарий, необходимо подтвердить номер телефона.
