Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Запилення

Запилення — це процес перенесення пилкових зерен до частин рослини, у яких розміщені насінні зачатки з яйцеклітинами. Відбувається запилення під час цвітіння квіткових рослин. Пилок повинен потрапити на приймочку маточки й закріпитися там. Пилкові зерна і приймочка мають для цього певні пристосування. У квіткових рослин розрізняють два способи запилення: самозапилення та перехресне запилення.

Самозапилення — це процес перенесення пилку двостатевої квітки на приймочку цієї ж квітки.

Симподіальні суцвіття: 1 — монохазій (звивина); 2 — дихазій; 3 — монохазій (завійка); 4 — плейохазій

Самозапилюються такі рослини, як горох, квасоля, помідори, бавовник, льон, пшениця, ячмінь, овес, рис, фіалки, чина, квасениця, костриця, розрив-трава. Самозапильні та самозаплідні рослини називають автогамними. Самозапилення призводить до збільшення гомозиготності популяцій, обмежує пристосованість рослинних організмів до умов середовища, тому трапляється в рослин рідко.

Існують автогамні рослини, які мають квітки, що зовсім не розкриваються, такі квітки називаються клейстогамними (арахіс, копитняк, розрив-трава, фіалка, деякі види проса). Процес запилення в цих представників відбувається завдяки проростанню пилку в пиляках, які розміщені близько від приймочки. Інколи пиляки зовсім не розкриваються і вегетативні трубочки пилку прокладають собі шлях крізь стінки пиляка, а потім зав’язі. В ячменю, наприклад, запилення відбувається через розкриті пиляки, а в пахучої фіалки, квасениці — при закритих пиляках.

Самозапилення необхідне для поширення рослин на великі відстані. Якщо від території існування виду віддаляються окремі особини і в нових умовах не можуть перехресно запилюватися, то вони дають насіння лише після самозапилення.

Перехресне запилення — це перенесення пилку з пиляка тичинки однієї квітки на приймочку маточки іншої квітки цієї ж або іншої рослини. Забезпечує збільшення гетерозиготності популяцій, що обумовлює процвітання виду та можливість росту в різних умовах завдяки швидкому пристосуванню. Перехресне запилення здійснюється двома формами: гейтоногамією та ксеногамією.

Гейтоногамія (від гр. geiton — сусід, gamas — шлюб) — пилок з однієї квітки потрапляє на приймочку маточки іншої квітки в межах однієї рослини. Таке явище в одних випадках має негативне значення, в інших — позитивне. Так, плодові дерева (яблуня, груша, вишня) запилюються перехресно, але коли квітки відповідного сорту запилюються своїм пилком, то це призводить до безплідності. Щоб запобігти таким явищам, слід на одній площі вирощувати кілька сортів відповідного виду фруктових дерев. У той же час в абрикоса, персика, айви гейтоногамія забезпечує формування повноцінних плодів і насіння. Ці рослини зацвітають рано за низької температури й не завжди можуть запилюватися комахами. Гейтоногамія в таких ситуаціях сприяє нормальному функціонуванню виду.

Ксеногамія (від гр. xenos — чужий, gamos — шлюб) — більш прогресивна форма перехресного запилення, яка розкриває широкі можливості у боротьбі за існування. Ксеногенне запилення називають власне перехресним, або запиленням чужим пилком. Перенесення пилку за перехресного запилення здійснюється різними шляхами. Залежно від того, який агент забезпечує цей акт, розрізняють такі способи запилення: вітром (анемофілія), комахами (ентомофілія), водою (гідрофілія), мурашками (мірмекофілія) тощо.

Анемофілія. Вітрозапильні рослини становлять значну групу покритонасінних. До них належить більшість лісових порід (дуб, бук, береза, вільха, граб, ліщина, тополя, осика, хвойні), а з трав’янистих — представники родин лободових, подорожникових, коноплевих, осокових, ситникових, більшості злаків. Серед культурних рослин вітром запилюються грецький горіх, шовковиця, жито, кукурудза, хміль, конопля, частково цукровий буряк. Для запилення за допомогою вітру рослини мають чимало пристосувань. Квітки вітрозапильних рослин невеликі й численні, часто без оцвітини (образки, ясен). У пиляках багато пилку, пилок сухий і легкий, а тому переноситься вітром на великі відстані.

Ентомофілія. Ентомофільними називають рослини, які запилюються перехресно за допомогою комах (бджіл, ос, джмелів, мух, метеликів, жуків, мурашок та ін.). Приблизно 90 % усіх видів квіткових рослин запилюються комахами. У процесі природного добору комахозапильні рослини набули ряду, інколи дуже складних пристосувань. Однією з характерних ознак комахозапильних рослин є яскраво забарвлена квітка, що робить її здалеку помітною для комах. Розмір квіток у більшості випадків великий, а якщо вони малі, то скупчуються в суцвіття. Здебільшого забарвлюється оцвітина, інколи пиляки та приквітники. В таких рослин, як шавлія, миколайчики, молочаї, забарвлюються також верхівкові листки суцвіття. Для кращої помітності дрібних квіток, що об’єднуються в суцвіття, у деяких рослин відбувається ще й розподіл функцій між квітками. Наприклад, у кошику соняшника утворюється два типи квіток. Периферичні квітки — несправжньоязичкові, вони не дають плодів через редукцію генеративних органів, але яскраво забарвлені і служать для приваблення комах, щоб запилити трубчасті квітки, які становлять основну масу суцвіття. Квітки ромашок, як і соняшника, представлені двома типами квіток, але по-різному забарвлених: крайові — білі, а центральні — іншого кольору, що створює відповідний контраст. Такі суцвіття стають помітнішими.

У процесі розвитку в окремих рослин відбулася відповідна «спеціалізація» щодо комах-запилювачів. Так, конюшина лучна та інші її види запилюються лише джмелями та деякими двохоботковими бджолами, тому що вони мають зрослопелюстковий віночок у формі довгої трубочки.

Забарвлення квіток і їхні запахи є лише орієнтиром для комах. Основним подразником для приваблення є поживні речовини у вигляді пилку й нектару. Квітки пахнуть завдяки наявності в них ефірних олій. Кількість запахів надзвичайно різноманітна: від дуже приємних (троянда, конвалія) — до таких, що нагадують запах трупів, гнилої риби, гною (у рафлезієвих, деяких тропічних орхідей, стапелії). Ці квіти запилюються мухами й жуками, що живуть на падлі й екскрементах. Комахи летять до квіток заради поживи. Крім пилку й нектару вони можуть вживати ще й соковиті волоски тичинкових ниток (у коров’яку, традесканції).

Нектарники закладаються в глибині квітки й розташовані доволі різноманітно. Вони можуть міститися на квітколожі, чашечці, віночку, тичинках, в основі зав’язі або на редукованих тичинках (стамінодіях). Нектарники — це залозки, які виділяють солодку рідину — нектар. Кількість нектару у квітці доволі незначна і він виділяється доволі маленькими дозами, що змушує комах відвідувати велику кількість квіток та здійснювати перехресне запилення.

Гідрофілія — це запилення квіткових рослин за допомогою води. До гідрофільних рослин належать кушир, морська трава зостера, наяда, валіснерія. Пилок не гігроскопічний, тому він не гине у воді, відсутність екзини убезпечує його від набухання. За формою пилок здебільшого ниткоподібний. Така форма полегшує перенесення його водою та забезпечує краще стикання з приймочкою. Поряд з цим, у багатьох рослин приймочки маточки теж набувають ниткоподібної форми, що сприяє успішному вловлюванню пилку. У воді пилок у горизонтальному напрямку рухається пасивно за рахунок течії (за умови, що щільність його та води однакова). Іноді пилок важчий за воду, тоді він тоне під дією власної маси. Такі рухи пилку відбуваються у рослин, де жіночі квітки розташовані нижче чоловічих — опускаючись, пилок потрапляє на приймочки й запилює їх.

Орнітофілія — це спосіб запилення, у якому беруть участь дрібні пташки. Він поширений у тропічній зоні. У цих районах живуть колібрі, які живляться нектаром медоносних квіток. Квітки, що запилюються птахами, мають багато нектару та яскраво забарвлені. Типовими представниками цієї групи рослин вважають орхідеї та інші рослини. Птахи забирають нектар за допомогою довгих дзьобів, не сідаючи на квітку. Тримаючись у повітрі над квіткою, вони всмоктують нектар; клейкий пилок пристає до їхньої голови і вони переносять його на іншу рослину, здійснюючи таким чином перехресне запилення.

Зоогамія — це запилення за допомогою тварин (летючих мишей, лемурів, слимаків, гризунів). Такі рослини мають великі квітки та виділяють велику кількість нектару. Ті, що запилюються нічними тваринами, цвітуть уночі.

Штучне запилення — це запилення, в якому безпосередньо бере участь людина. Його застосовують під час виведення нових сортів, тобто в селекційній роботі або з метою підвищення врожайності існуючих сортів. Доволі часто штучне запилення проводять на посівах перехреснозапильних рослин (соняшника, кукурудзи) з метою підвищення їх врожайності. Особливо доцільне воно тоді, коли через несприятливі погодні умови ускладнюється природне перенесення пилку комахами або вітром.