Цветки и насекомые. конструкция цветка
В предыдущей главе мы рассказали о том, как цветок привлекает насекомых-опылителей, причем именно тех, помощь которых ему необходима.
Рис. 16. Цветок мытника в начале созревания манит к себе насекомых-опылителей, но не пускает к хранилищам нектара. Попытки шестиногих кончаются лишь тем, что пыльца, принесенная ими с других цветков, попадает на высунувшееся из венчика рыльце. Созрели пыльники — теперь насекомые могут полакомиться, но за это нагружаются пыльцой. Есть у цветка и запасной вариант: если не произошло перекрестного опыления, пыльца просыпается на собственное рыльце
Не менее интересно познакомиться с механизмами, которые обеспечивают непрерывную "загрузку" пыльцой насекомых, прилетевших к цветку за нектаром, и столь же обязательную "разгрузку" их в другом, опыляемом цветке. Конструкций подобных механизмов — неисчислимое множество. Не задаваясь невыполнимой целью рассказать о каждом из них, мы все-таки не можем удержаться от соблазна рассказать о некоторых.
Начнем с мытника — растения, относящегося к семейству губоцветных и имеющего соответствующей неправильной формы цветок. Тычинки его сложены вместе и таким образом, что пыльники оказываются в узкой шлемообразной верхней губе венчика. Отогнутая нижняя губа служит для насекомого посадочной площадкой. Обычные опылители мытника — шмели. Чтобы достать глубоко спрятанный нектар, им приходится с силой протискивать голову внутрь цветка. Они неизбежно расширяют щель верхней губы. При этом пыльники трутся друг о друга и порошкообразная пыльца сыплется прямо на голову насекомого. Конечно же, шмель не испытывает от этого никаких неудобств: забрав нектар из одного цветка, он летит к следующему. Рыльце пестика у цветка мытника выступает из-под верхней губы так, что при первой же попытке проникнуть в цветок шмель непременно касается: его своей обсыпанной пыльцой головой. Пыльца прилипает к липкой поверхности рыльца. Так совершается опыление — тот краткий акт, для осуществления которого предназначено все "оснащение" цветка: нектар, окраска, запах и, наконец, сложные конструктивные формы его.
Цветки паразитного растения, носящего название петров крест, имеют венчик с глубокорассечёнными верхней и нижней губами, которые, однако, плотно прилегают друг к другу и образуют подобие трубки. Пыльники этого цветка опушены длинными волосками, а пыльца в них рыхлая, сыпучая. Насекомые, посещающие цветок (обычно это те же шмели), непременно задевают волоски, и пыльца сыплется на них. Пыльца "своего" цветка может попасть и на рыльце, но это не страшно — самоопыления не произойдет. Рыльце здесь созревает раньше, чем пыльники, и к моменту, когда "своя" пыльца становится сыпучей, цветок, как правило, бывает уже опылен "чужой" пыльцой.
В цветке ятрышника — лесного растения из семейства орхидных — три внешних члена околоцветника отогнуты назад, а из внутренних два (верхние) образуют шлем, третий же (нижний) — разделенную на доли губу. К моменту распускания цветка верх и низ меняются местами — цветок поворачивается по отношению к цветоложу на 180°. Бывшая нижняя губа оказывается сверху и, словно крыша, прикрывает колонкообразный гиностемиум — пестик, сросшийся с единственной тычинкой. Причем срастается только столбик, рыльце остается свободным. Оно имеет три лопасти и располагается под пыльником. Две боковые лопасти воспринимают пыльцу, а средняя представляет собой мешочек с двумя липкими дисками, к которым присоединяются стержнями из затвердевшей слизи половинки пыльника. Пыльца у ятрышника соединена в большие массы — поллинии. Поллиний вместе со стержнем и диском называют поллинарием. Насекомое (обычно шмель или пчела), забираясь в цветок в поисках нектара, почти неизбежно задевает диски, которые приклеивают к его голове поллинарии.
Рис. 17. В цветке шалфея загрузка насекомых пыльцой производится при помощи рычажного механизма
Насекомое уносит поллинарии из цветка. Пока оно летит, стержни успевают подсохнуть. В результате поллинии загибаются вниз и, когда насекомое посещает новый цветок, они точно входят в углубления лопастей рыльца, покрытые клейким веществом.
Перечисленные приспособления не исчерпывают всей сложности, всей "хитроумности" приспособлений к опылению.
Непременным учебником каждого инженера-конструктора является толстый том под названием "Детали машин", в котором описаны элементы, из которых складывается каждая машина: кулачки и шестеренки, храповики и мальтийские кресты. Пожалуй, если бы собрать типовые конструктивные схемы устройств, с помощью которых в цветках обеспечивается надежность опыления, то подобная книга была бы не менее, толстой и тоже могла бы пригодиться конструкторам.
Один из частных в цветках механизмов для "нагрузки" пыльцой насекомых-опылителей — рычажный. Примером его может служить тот, что имеется у шалфея. Цветки этого растения сидят на соцветии горизонтально. Нижняя губа их служит очень удобной посадочной площадкой для шмелей. Отсюда насекомое начинает свой путь внутрь цветка, к нектару. Но на его дороге встает своеобразный шлагбаум. По бокам входа в цветок располагаются две тычинки. Короткая и твердая нижняя часть каждой тычинки является одним плечом рычага, а длинная дугообразная нить, на которой качается пыльник, другим. Оба плеча сочленены так, что движение рычага возможно лишь в одной плоскости. Шмель, пытающийся проникнуть внутрь цветка, ударяет по нижнему плечу рычага. Естественно, что верхнее при этом опускается вниз и пыльники пачкают пыльцой спинку насекомого. При посещении другого цветка шмель задевает спиной его рыльце, опущенное вниз и тоже "стерегущее" насекомое на дороге к хранилищу нектара.
Рис. 18. Напряженная 'пружина' пестика в созревающем цветке круцианеллы готова распрямиться при легчайшем прикосновении или даже от колебания воздуха при полете насекомого. Цветок словно взрывается. Пестик сбивает с созревших тычинок пыльцу, которая облачком повисает в воздухе и садится на тело летящего мимо насекомого
В соцветиях головках клевера венчик каждого цветка состоит из "лодочки", "паруса" и двух "весел". Первые две детали часто срастаются у основания в единую трубку. Нектар здесь выделяется в глубине цветка, у завязи. Опылители-пчелы, пробираясь к нектару, тяжестью своего тела нажимают на "лодочку", которая прогибается вниз. Пестик и тычинки остаются в прежнем положении и касаются брюшка насекомого. Пожалуй, этот механизм опыления можно было бы назвать кнопочным: его приводит в действие нажим на "лодочку", сходный с нажимом на кнопку.
Рис. 19. Цветок лядвенца — своего рода поршневой насос. Опустившееся на венчик насекомое приводит это устройство в действие, и поршень выдавливает порцию пыльцы, прилипающей к брюшку любителя нектара
Существуют цветки со своеобразным "взрывным" устройством для выброса пыльцы на опылителей. Так у одного из видов тропических ремнецветников нераспустившийся цветок представляет собой длинную трубку из пяти сомкнутых лепестков. Свод их упруго подпирают тычинки. При созревании цветка лепестки несколько расходятся по краям и образуют пять щелей. В одну из них и просовывает тонкий клюв птица-нектарница, опыляющая эти цветки. Но в тот же миг цветок мгновенно раскалывается от вершины до основания, лепестки его расходятся, а тычинки резко распрямляются и разбрасывают пыльцу. Взрывной механизм характерен и для цветка круцианеллы.
Если рассмотреть цветок люцерны, можно заметить, как натянуто, упруго соприкасаются между собой "лодочка" венчика и трубка сросшихся тычинок. Натяжение достигается за счет мозолистой ткани, разрастающейся на нижней стороне тычиночной трубки. Когда насекомое, посетившее цветок, тяжестью своего тела отогнет "лодочку" вниз, эти мозолистые выросты ослабляются и освобожденные от натяжения тычинки и пестик резко устремляются кверху. Пыльца выбрасывается на брюшко насекомого — пчелы или бабочки, а пестик касается его рыльцем, "собирая" пыльцу, принесенную с других цветков.
Рис. 20. У цветка желтой акации рыльце и сросшиеся тычинки спрятаны в 'лодочке'. Вес насекомого, прилетевшего за нектаром, наклоняет 'лодочку'. Сначала рыльце, а потом и тычинки касаются его брюшка, забирая принесенную пыльцу и нагружая насекомое своей
У люпина и лядвенца, также относящихся к бобовым, боковые лепестки венчика — "весла" — выпуклы сверху и смыкаются друг с другом, образуя над "лодочкой" своеобразное седло. Поблизости от основания на каждом из "весел" есть складчатый выступ, входящий в соответствующее углубление на "лодочке". С помощью этой связи малейшее давление на "весла" передается "лодочке". И когда на седло опустится насекомое (люпин опыляется шмелями и пчелами), под действием его тяжести "лодочка" отходит вниз. При этом из маленькой щели на конусовидном ее конце выдавливается пыльца, имеющая вид теста, и приклеивается к брюшку насекомого. Оказывается, "лодочка" и сросшиеся тычинки люпина представляют собой некое подобие поршневого насоса. Роль поршня играют здесь сросшиеся тычинки. "Насосные" устройства есть и у других растений.
Рис. 21. Не всякому насекомому под силу принять участие в опылении цветков душистого горошка. Чтобы рыльце и пыльники вышли из 'лодочки', мало сесть на нее — надо еще поднять 'парус'
У некоторых мимоз, акаций, ив и калл мелкие цветки собраны в плотные головчатые соцветия. Насекомые, ползая по соцветию, пачкаются в пыльце, что называется с ног до головы, и переносят ее от одного маленького цветка к другому. У иных из перечисленных растений цветки в одном и том же соцветии раздельнополы — мужские и женские. В мужских цветках сохранился недоразвитый, лишенный рыльца пестик, который здесь выполняет опять-таки роль поршня: под действием веса насекомого, нажимающего на рычаг-венчик, он выдавливает пыльцу из тычиночной трубки.
У ряда бобовых приспособление, выполняющее задачу распространения пыльцы, совсем просто по конструкции: это всего-навсего щеточка ворсинок, которой опушен пестик. Пыльники здесь растрескиваются в еще нераскрывшемся бутоне, и пыльца осыпается, оседая на ворсинках. Когда на "лодочку" раскрывшегося цветка садится шмель, его брюшка касается сначала рыльце, собирая пыльцу с других цветков, а затем щеточка ворсинок, густо осыпанных пыльцой, сразу же прилипающей к насекомому. Таким приспособлением оснащены, например, нектароносная вика и чин