Комахи і квітка

Ми захоплюємося величезним розмаїттям кольорів - їх чудовими формами, фарбами та ароматом. Однак мало хто знає, що всім цим ми зобов'язані існуванню комах. Ці слова належать чудовому англійському вченому Чарльзу Дарвіну.

Причому тут комахи! Хіба квіти створені не для людини? Думаю, більшість людей, або, по крайней мере, значна їх частина, так вважають. Така краса і створена тільки для комах! Це зачіпає наше самолюбство. Однак, як би там не було, це так. Квітка з'явився в якості одного з пристосувань для перенесення пилку з однієї рослини на інше. Притому, в його створенні брали участь не тільки рослини, але і комахи: вони спільно «ліпили» їх.

Щоб розібратися в цьому, давайте подумки перенесемося на 300-400 мільйонів років тому. У далекій давнині лісу були абсолютно несхожі на сучасні - в природі панували спорові рослини. Деревовидні плауни досягали 30-метрової висоти. Могутні хвощі (не рівня сучасним) піднімалися десятиметрової стіною. Потім з'явилися папороті і перші, поки що нечисленні, хвойні. Багато з них живуть і понині. Ці рослини брали участь в утворенні кам'яного вугілля. Завдяки ним, ми і зараз відчуваємо тепло променів Сонця, які досягали поверхні Землі в ті далекі часи. Це дивно, за допомогою вугілля рослини змогли створити систему акумуляції сонячної енергії.

Сучасні покритонасінні (рослини з оформленим квіткою) тоді були відсутні. Вони ще не з'явилися на нашій планеті. Уявіть, ліс, луг, галявину без квітів. Сумно і незатишно в такому лісі. Природі довелося чекати ще 100-200 млн. Років поки з'явилися перші покритонасінні. Минуло ще кілька десятків мільйонів років, і в похмурих хвощових-плаунових і хвойних лісах стали пахнути квіти. Це сталося близько 130 млн. Років тому.

Стародавні рослини мали великі органи плодоношення, які виробляли величезна кількість спор і пилку. Їх було настільки багато, що покривали товстим шаром землю. Про це свідчить мікроскопічний аналіз кам'яного вугілля (зокрема антрациту); в ньому розсіяна маса спор. Сучасні голонасінні (а це в більшості хвойні) і зараз виробляють велику кількість пилку. Під час їх цвітіння трава, грунт, листя дерев суцільно покриваються жовтим нальотом. Особливо добре це помітно в калюжах, куди пилок здувається вітром або змивається дощем.

Ліси в ті далекі часи були населені комахами, які, так само як і рослини, дуже сильно відрізнялися від сучасних. Вчені встановили, що комахи походять від стародавніх кільчастих хробаків, тому в той час вони мали багато рис своїх предків. Це сталося близько 400 млн. Років тому. Більшість комах повзали по землі або рослинам; літати вони поки що ще не могли.

Літаючі комахи з'явилися значно пізніше, 300-320 млн. Років тому. Вони спростували відому приказку про те, що народжений повзати - літати не може. Лише через 150 млн. Років після цього з'явилися літаючі ящери, а потім і птиці. Так що, комахи були перші, хто підкорив повітряне середовище нашої планети.

Комахи, так само як і їх предки - черви, харчувалися відмерлими рослинами, пилком, спорами або поїдали своїх побратимів. Безсумнівно, пилок їм подобалася, адже - це поживний і калорійний корм. Недарма багато сучасних комахи харчуються нею, або вигодовують своїх личинок, адже пилок містить весь комплекс вітамінів, амінокислот і ферментів, необхідних організму. Людина теж не відстає від комах, споживає пилок, що збирається бджолами.

У древніх рослин (та й сучасних голонасінних теж) перенесення пилку з одного генеративного органу на інший здійснювався вітром. Вчені цей процес називають анемофілія (від грец. Анемія - вітер, філос - люблю).

Стародавні комахи спочатку поїдали пилок на землі, адже вони поки що не могли літати. Потім вони перейшли до її споживання на рослинах, де пилку було значно більше. Переповзаючи з одного генеративного органу на інший, ці комахи попутно здійснювали перехресне запилення. Тут так і хочеться сказати «переповзали з однієї квітки на іншій», однак це невірно. Квітів (в тому розумінні, який ми вкладаємо в справжню квітку) в той час ще не було.

Харчування пилком було початковим етапом запилення рослин за участю комах. Цей процес називається ентомофілія (від грец. Ентомо- - комаха, філос - люблю) і склався він при харчуванні на голонасінних. Сталося це близько 250-300 млн. Років тому. У цей час уже сформувалася група комах, яка постійно харчувалася пилком. Переповзаючи з одного генеративного органу на інший, вони попутно здійснювали перехресне запилення. Коли в природі з'явилися покритонасінні рослини, мабуть, на той час в природі вже існували примітивні комахи-запилювачі.

Умовою для виникнення ентомофілія (тобто запилення за участю комах), найімовірніше, з'явилася обоеполость генеративних органів, тим більше, що вона була основою в еволюції покритонасінних. Двостатеві означає знаходження жіночих і чоловічих органів на одній квітці (в даному випадку - на одному генеративних органів).

Імовірність запилення комахами раздельнополих шишок (коли жіночі та чоловічі органи знаходяться окремо один від одного) сильно зменшується, особливо в разі дводомної, коли генеративні органи знаходяться на різних рослинах. Це пов'язано з тим, що комахи-споживачі пилку повинні постійно відвідувати тільки чоловічі шишки, де є пилок. Відвідуваність жіночих шишок повинна здійснюватися в меншій мірі, так як пилок вони не виробляли. Одночасне відвідування чоловічих і жіночих шишок могло відбуватися лише в тому випадку, якщо б останні чимось приваблювали комах, наприклад, змістом нектару. Однак в ті далекі часи ще не було ні шишок, що виділяють нектар, ні комах, що харчуються ім. Нектар і його споживачі з'явилися значно пізніше. Виділення нектару - це вже другий етап еволюції ентомофілія, коли поряд з пилком рослини стали додатково виробляти для залучення комах солодкий і ароматний продукт.

Давайте уявимо, що станеться з рослиною, якщо воно буде запилювати одним тільки вітром. Анемофілія в своєму розвитку веде до появи раздельнополих генеративних органів, так як поділ підлог є найкращою гарантією перехресного запилення. Це спостерігається у хвойних, які запилюються вітром, а також у сучасних покритонасінних, які перейшли до анемофілія. У вітрозапилюваних покритонасінних (злаків, ліщини, осики, обліпихи) квіток багато, проте всі вони дрібні і позбавлені запаху. Багато з них зібрані в суцвіття або зовсім зникли через відсутність в їх необхідності. Оцвітина у них сильно скорочений або зовсім відсутній. У них дозріває безліч сухої порошкоподібної пилку. Нерідко квітки (наприклад, сережки ліщини) підвішені так, щоб найменший подув вітру розворушувало їх і відносило пилок з собою. У багатьох (зокрема, у злаків) тичинки так само прикріплені рухливо.

Перехід квіткових рослин до запиленню вітром здійснювався в ландшафтах, де мало комах-запилювачів (наприклад, в степах), а також у тих, які цвітуть ранньою весною, коли знову ж мало комах. Це свідчить про первинність ентомофілія і вторинності анемофілія у покритонасінних.

Ентомофілія, на відміну від анемофілія, є більш прогресивним способом перехресного запилення рослин з двостатеві генеративних органами, якими є покритонасінні. Це призвело до того, що понад 80% видів вищих (квіткових рослин) (а це близько 200 тисяч видів) не можуть існувати без комах запилювачів. Сюди відносяться всі наші плодові, ягідні, городні та кормові культури. А це наші поля, луки, сади і городи.

При ветроопиленію еволюціонує тільки одна сторона - рослина, так як вітер є величиною незмінною. При ентомофілія еволюціонують як рослини, так і комахи. У міру еволюції комах-запилювачів перед рослинами ставилися все нові завдання, на які рослини відповідали подальшими пристосувальними змінами. Ентомофілія створила передумови для зміни і вдосконалення, як запилювачів, так і рослин (а так само їх органів - квітів), що призвело до встановлення надзвичайного різноманітності способів запилення. Це, в першу чергу, сприяло диференціації та видоутворення, як серед комах, так і серед покритонасінних.

За рахунок харчування нектаром у перетинчастокрилих (зокрема, бджіл, джмелів), лускокрилих (метеликів) і частково у двокрилих (мух) відбулася зміна ротового апарату - виник хоботок. Поява крил у комах сприяло ще більшому зближенню рослин і комах-запилювачів, так як в цьому випадку інтенсивність відвідування квіток різко зростає. Комахи-запилювачі, здійснюючи перехресне запилення, приносять користь рослинам, адже при перехресному запиленні різко зростає якість насіння.

Тільки на цій основі згодом виникли пристосування для залучення комах - пофарбований віночок, аромат і нектар.

Рослини були зацікавлене в залученні комах. Вони «оптичної рекламою», тобто яскраво пофарбованим віночком залучали до генеративних органів запилювачів, які повинні були переносити квітковий пилок з однієї квітки на іншій. Однак, щоб позитивна реакція у комах на яскрава квітка не слабшала, рослини повинні були виробляти щось смачне і корисне, зокрема нектар.

Так що квіти являють собою зорові об'єкти для залучення комах. Ця оптична реклама посилюється захопливою ароматом і нектаром. Всі пристосування квітки націлені на одне, запилення їх комахами. Навіть пилок і та покрита клейкою речовиною, всілякими шипиками, щоб краще триматися на волосках комах. У вітрозапилюваних рослин пилок, навпаки, більш дрібна, порошкоподібна, суха і гладка, щоб вона могла легко видувати їх пильовиків і переноситися на великі відстані.

Забарвлення квітів розрахована на можливості зору запилювачів. У північному помірному кліматі багато рослин запилюються в основному комахами. Комахи не розрізняють червоного кольору, тому рослин з червоними квітами тут вкрай мало. Навпаки, в тропіках, багато квітів запилюються харчуються нектаром птахами (зокрема, колібрі), що сприймають червоний колір. Тому багато запилюється ними квіти мають червону і помаранчеву забарвлення.

Не тільки забарвлення квітів, а й часто малюнок на їх пелюстках (плями, крапки, рисочки) пристосований до фізіологічним можливостям органів чуття запилювачів. Ці візерунки діють на комах подібно до дорожніх знаків, що вказує шлях до нектару.

Аналогічні взаємини виникають і при сприйнятті запахів квітів. Запилюється птахами квіти не пахнуть. Це пов'язано з тим, що у птахів поганий нюх. Навпаки, запилюється мухами квіти, випускають сморід, властиве гниючих м'яса або іншим розкладається органічних речовин. Тропічні квіти, запилюються кажанами, пахнуть цвіллю або гниють фруктами. Це пов'язано з тим, що ці кажани харчуються плодами рослин і цей запах приваблює їх. У квітів, що запилюють комахами, таких неприємних запахів не зустрічається.

Нектар і пилок є не єдиним продуктом, який рослини пропонують своїм запилювачів. Так, квіти деяких тропічних рослин виділяють замість нектару рідке масло і віск. Масло використовується як корм для личинок, а віск - для будівництва гнізд. Деякі рослини (зокрема, орхідеї) пішли далі, їх квіти за формою нагадують самих комах. Самці останніх прилітають до квітки в пошуках не тільки нектару, але і шлюбних партнерів.

У цій невеликій статті ми спробували розповісти, чому і як з'явилися квіти, і хто більшою мірою сприяв їх еволюції. Квіти з'явилися для комах, і тільки для них, як би там не було прикро нам. Однак і людина теж «доклав» руку до вдосконалення квітки. В результаті селекції були виведені квіти (наприклад, махрові), які в природі не зустрічаються і без участі людини не можуть розмножуватися за допомогою насіння.

Анатолій садчик,
професор Московського державного університету імені М.В.Ломоносова,
віце-президент Московського товариства випробувачів природи
http://www.moipros.ru
[email protected]