Все способы перекрестного опыления

Что значит перекрестное опыление?

Чтобы понять чему способствует перекрестное опыление растений, проследим путь развития у них этого важного свойства.

История развития зеленого мира

Известно, что в далеком прошлом, когда единственными представителями зеленого мира являлись одноклеточные водоросли, у них наряду с простым делением возникло слияние двух клеток с образованием новой клетки, способной снова размножаться простым делением.

Одноклеточные водоросли. У многоклеточных водорослей уже были специальные части тела, образующие мужские и женские клетки.

Первые формы опыления растений

С выходом водорослей на сушу, когда размножение стало осуществляться в условиях воздушного окружения, возникли первые ветроопыляемые растения. Появление различных насекомых привело к связи между ними и цветковыми растениями: некоторые насекомые стали питаться пыльцой. Но благодаря этому насекомые оказались невольными переносчиками пыльцы с цветка на цветок.

Опыление насекомыми. Таким образом, кроме ветра, у растений появились и другие посредники при опылении — насекомые. Конечно, это не шло во вред растениям, наоборот, новая форма опыления оказалась более совершенной.

С этого времени между насекомыми и некоторыми цветковыми растениями возникают новые виды связей, которые привели к изменению как цветков, так и их опылителей — насекомых.

Приспособления, облегчавшие насекомым распознавание растений

Несомненно важное значение для укрепления связи между опыляемыми растениями и, насекомыми-опылителями имели приспособления, облегчавшие насекомым распознавание растений. Так, естественный отбор идет по линии развития яркого околоцветника.

Постепенно у многих растений в цветке возникает дополнительное средство привлечения насекомых — клетки, выделяющие сахаристое вещество. Впоследствии из этих клеток произошли нектарники.

Некоторые растения выделяют пахучие вещества. Эти вещества возникли, вероятно, как полезное защитное приспособление (защита от высыхания, от врагов), а позднее стали служить для насекомых средством распознавания растений. Такова в самых общих чертах картина усовершенствования перекрестного оплодотворения.

Польза перекрестного оплодотворения

Совершенствование перекрестного оплодотворения в процессе исторического развития служит еще одним доказательством полезности его для жизни зеленого мира. Но в чем эта польза? Вспомним процесс оплодотворения. После опыления пыльца прорастает, образуя тончайшую пыльцевую трубочку, которая проникает вглубь пестика, где находится завязь.

В завязи имеется семяпочка (одна или несколько), а в семяпочке — яйцеклетка. Из последней и развивается зародыш нового растения. Однако возникновение этого зародыша возможно лишь в том случае, если произойдет оплодотворение, то-есть мужская клетка по пыльцевой трубочке проникнет в яйцеклетку и они сольются.

Но одинаковы ли будут по своим качествам оплодотворенные клетки, получившиеся в результате самоопыления и перекрестного опыления? Конечно, не одинаковы. Когда происходит самоопыление и самооплодотворение, то сливаются, то-есть взаимно ассимилируют друг друга, две половые клетки, совсем или почти совсем одинаковые по своей наследственности, так как они образованы одним и тем же организмом.

Наследственность у новой клетки будет почти такая же, как и у каждой из двух слившихся клеток в отдельности. А это значит, что в обмене веществ нового организма ничего не изменяется, приспособленность его к условиям жизни останется той же, без изменений. Иное происходит при перекрестном опылении и оплодотворении.

Здесь сливаются две клетки от двух организмов с разной наследственностью. Пусть это растения одного вида, но живущие в несколько различных условиях, значит, и наследственная природа их будет несколько различаться.

Перекрестное опыление орешника

Взять, например, два куста орешника в одном и том же лесу. Когда-то их предок-орешник дал потомство, от которого впоследствии возникли эти кусты. Прошло, быть может, много поколений. Растения существовали в сходных, но все же не тождественных условиях: по-разному питались, росли при неодинаковом освещении, увлажнении и т. д.

Они остались растениями одного вида, но от поколения к поколению расходились. Иногда очень легко обнаружить разницу кустов орешника даже по наружным признакам — например, по форме орехов. Для своей жизни эти два разошедшиеся растения уже нуждались и в несколько различных условиях.

А когда ветер перенес пыльцу от сережки одного куста на рыльце пестика другого и произошло перекрестное оплодотворение, то в возникшем из такой клетки зародыше сочетались уже две наследственности — от двух несколько разных кустов орешника.

Лесной орех. Растение, выросшее из образовавшегося семени, имеет несколько иной обмен веществ и проявляет большую приспособленность к окружающей среде. Возникновение новых приспособлений к жизни у растений зависит еще и от того, в каких условиях будет происходить их развитие.

Необходимо помнить, что растение развивается как под действием наследственности, выработавшейся в сходных условиях на протяжении многих поколений, а поэтому более или менее устойчивой, так и под действием изменчивости, проявляющейся под влиянием изменения обмена веществ в зависимости от окружающих условий.

Изменение условий жизни организма всегда влияет на обмен веществ, но это влияние может быть и очень значительным и совсем ничтожным. Перекрестное опыление поэтому и дает большую возможность проявиться творчеству в природе, то-есть возникновению чего-то нового, полезного для жизни растения.

Но в природе не существует направленности: сохранение или закрепление того или иного качества определяется полезностью этого качества в данных условиях.

Перекрестное опыление растений в работе И.В. Мичурина

Иван Владимирович Мичурин своими замечательными работами показал, как можно успешно управлять развитием растений, используя перекрестное опыление растений. При создании новых сортов он обычно использовал растения, полученные перекрестным опылением от пар с разной наследственностью.

Для перекрестного опыления он подбирал растения и географически отдаленные, то-есть из мест, отличающихся различными физико-географическими условиями жизни, и отдаленные по родству — лучшие далекие разновидности и даже виды.

Но самое главное заключается все же не в получении помеси (гибрида), а в воспитании у него требуемых качеств. Мичурин, проявляя тонкую наблюдательность, находчивость и глубокое понимание сложности живого организма, создал свою замечательную систему воспитания гибридных растений.

Он воздействовал на молодой, неустойчивый гибрид, изменяя условия его существования: почву, температуру, влажность, яркость освещения и т. д., подбирая такие условия, которые способствовали бы формированию у растения наиболее ценных для нас качеств.

Ученый считал, что если организм будет развиваться из семени, полученного в результате перекрестного опыления растений с несколько различной наследственностью, он окажется более отзывчивым на изменение условий окружающей его среды. Мичурин воздействовал на молодой организм направленно, учитывая особенности наследственной природы каждой из взятых для скрещивания форм, тщательно изучая влияние, которое могут оказать на развивающееся растение те или иные условия жизни.

Для перекрестного опыления Мичурин подбирал такие сочетания растений, которые в естественных условиях не встречаются. Возможно ли, например, естественное перекрестное опыление дикой груши из лесов Приморья с культурной формой такой же груши из Крыма или Южной Франции? Ясно, что это совершенно исключено.

А между тем перекрестное опыление именно таких географически далеких форм и может дать помеси (гибриды) с очень ценными качествами, если, конечно, удастся путем направленного воспитания закрепить и развить их. При опылении далеких по своему происхождению форм, которые существенно отличаются друг от друга по обмену веществ, оплодотворение не наступает.

Такие растения, как правило, или не дают семян, или они оказываются не всхожими. Можно ли добиться перекрестного оплодотворения и получить помеси между ними? Мичурин установил, что разные по своей природе растения легче сращиваются, чем скрещиваются: клетки их тела по обмену веществ ближе между собой, чем специализированные клетки, участвующие в оплодотворении.

Мичурин применял различные способы сращивания растений, пытаясь сблизить их биологически, сделать более сходными, родственными по обмену веществ. Как известно, его опыты увенчались полным успехом. Метод сращивания Мичурин широко использовал для воспитания растений. Впервые в мире он применил метод ментора (воспитателя) — воспитание растения с помощью другого растения.

Скрещенные сорта яблонь. Прививая в крону молодого растения веточки взрослых деревьев от одного или нескольких сортов, Мичурин стремился воздействовать привоем (растением, которое прививается) на подвой (растение, на котором делается прививка) и изменить у подвоя обмен веществ в желательную сторону.

Он использовал также воспитываемое растение и как привой, приращивая его к взрослому растению, чтобы передать через изменение обмена веществ те или иные ценные качества последнего своему воспитаннику. Метод ментора — искусственный прием, но он также основан на общем законе жизни: свойстве белков самообновляться и изменять ход этого самообновления под воздействием условий среды.

Иван Владимирович Мичурин создал новое направление в биологии, указал пути дальнейшего овладения сложнейшими явлениями в жизни растений, связанными с обменом веществ. Этими путями в нашей стране идут тысячи продолжателей великого дела Мичурина.

Источник

Перекрестное опыление — это. Определение, описание, особенности, этапы и виды

О том, что перекрестное опыление — это один из самых распространенных способов размножения растений, знают многие. А вот информация о том, почему же большинство растений выбрало именно этот метод, а также о различных типах, не столько распространена.

Что это такое

Опылением называют процесс переноса пыльцы из пыльников на семяпочку (распространено среди голосеменных) или же рыльце пестика (присуще покрытосеменным). В результате этого женский орган – почка или семяпочка — начинает развиваться, преобразуясь в плод.

Существует два наиболее распространенных типа опыления – самоопыление и перекрестное. Первый вариант менее распространен. При этом пыльца попадает из пыльника на пестик одного и того же цветка, зачастую еще до того, как его лепестки раскроются. С одной стороны, это значительно надежнее – количество пустоцветов в этом случае стремится к нулю.

Перекрестное опыление — это процесс переноса пыльцы из пыльника одного цветка на пестик другого. И этот вариант, несмотря на большую сложность, встречается среди растений значительно чаще – почти у 90 процентов высших растений. Почему перекрестное опыление распространено в природе?

Виды перекрестного опыления

На сегодняшний день эксперты выделили у растений две разновидности перекрестного опыления – это ксеногамия и гейтоногамия.

Гейтоногамией называют процесс опыления, в котором задействованы тычинки и пестик разных цветков, расположенных на одном и том же растении. То есть, дерево вполне способно самостоятельно опыляться и давать плоды даже при отсутствии сородичей поблизости.

Поэтому специалисты давно ведут споры о том, является ли это перекрестным опылением или же, скорее, имеет место особый способ самоопыления. Дело в том, что обмена генетическим материалом здесь не происходит, а именно он является главной целью перекрестного опыления.

А вот ксеногамия – совсем другое дело. Процесс проходит точно так же, однако в нем должны быть задействованы цветки, расположенные на разных растениях. Для того, чтобы защищаться от случайного опыления цветков на одном и том же растении, некоторые виды даже выработали защитный механизм – разделение полов. При этом в цветках одного растения находятся только пестики, а на другом – исключительно тычинки. Поэтому вероятность самоопыления полностью исключается.

Кто помогает опылению

Конечно, главный помощник при перекрестном опылении — это насекомые, в первую очередь — пчелы. Здесь имеет место зоофилия – именно таким термином называют любое опыление растений, выполняемое при помощи представителей животного мира.

Здесь можно выделить два довольно редких подвида:

• мирмекофилия, когда опыление производится исключительно муравьями;
• кантарофилия – здесь в роли основных опылителей выступают жуки.

Но встречается это только у реликтовых растений, доживших до настоящего времени.

Еще одним случаем зоофилии является орнитофилия – опыление птицами. Подобное перекрестное опыление растений не слишком распространено – встречается оно преимущественно в тропических поясах Америки, ведь единственными птицами, способствующими опылению, являются колибри.

Наконец, довольно распространена хироптерофилия – опыление летучими мышами. И растения, использующие этот метод, также распространены только в теплых странах, преимущественно в джунглях. Летучие мыши, слизывая сладкий нектар из цветов, переносят на языке и шерсти пыльцу.

Реже встречаются анемофилия (опыление с помощью ветра) и гидрофилия (здесь пыльца переносится с цветка на цветок водой – встречается у некоторых голосеменных и водорослей).

Теперь понятно, что опыление может производиться самыми разными методами. А вот какой из них наиболее распространен?

Распространенность разных способов опыления

Львиная доля растений, применяющих перекрестное опыление, делают это при помощи зоофилии. Да, именно насекомые, птицы или млекопитающие опыляют почти 80 процентов высших растений.

Значительно отстает от лидера анемофилия. Ветром для переноски пыльцы пользуется не более 20 процентов растений.

Но наименее распространена гидрофилия. Меньше 1 процента всех растений доверяют перенос пыльцы водным потокам – в водоемах или же после дождя.

Основные преимущества

Стоит разобраться в том, почему перекрестное опыление распространено настолько сильно.

Как отмечено выше, количество пустоцветов практически полностью отсутствует у растений, использующих самоопыление. Но при этом именно перекрестное опыление оказалось более жизнеспособным – это доказывает обилие таких растений.

На самом деле, здесь все просто. При самоопылении (как и при гейтоногамии) растение размножается само по себе. Используется только тот генетический материал, которым оно располагает и, как оказалось, это проигрышная стратегия.

Ведь при ксеногамии растения, которые вырастают из семян, полученных путем скрещивания двух растений, получают преимущества и особенности обоих родителей. То есть, если одно дерево выросло на засушливой почве и сумело приспособиться к ней, а другое, напротив, росло на болоте и выжило, то новое деревце, ставшее их потомством, одинаково легко приспособится как к недостатку влаги, так и к ее избытку. Следовательно, вероятность того, что оно погибнет в неблагоприятных условиях, резко снижается.

Именно благодаря этому растения с перекрестным опылением стали доминировать во всем мире, уверенно потеснив конкурентов, которые появились на Земле на миллионы лет раньше.

Способы привлечения опылителей

Выше отмечено, что четыре растения из пяти используют для опыления животных – от млекопитающих до насекомых. Разумеется, при этом они выработали соответствующий механизм для их приманивания.

Самый распространенный – наличие сладкого нектара. Много миллионов лет назад, стремясь приманить к себе опылителей, некоторые растения приобрели клетки, способные выделять сладкое вещество. Опыт оказался удачным, и в результате у него появились многие тысячи потомков, вырабатывавших нектар с резким запахом. Такие растения, в первую очередь, ориентируются на животных и насекомых, обладающих тонким обонянием.

Но ведь есть и растения, использующие орнитофилию. А птицы, как известно, почти лишены обоняния. Здесь был использован иной прием – более крупные и яркие цветы, которые почти не пахнут. Они прекрасно приманивают колибри, которые знают, что внутри их ждет сладкий нектар.

Заключение

Из данной статьи становится понятно, что такое перекрестное опыление, а также то, каковы основные преимущества такого способа. А заодно в статье дана информация о разных методах опыления с привлечением различных сил извне. Это позволит значительно лучше разбираться в ботанике и прослыть человеком с широчайшим кругозором.

Источник