Так, огородники из подмосковного города Клина еще в старину прибегали при выращивании огурцов к одному из двух приемов, дававших очень неплохие результаты: к "прищипке" и к "копчению". В первом случае у растения обрывали основной побег, на котором всегда преобладают мужские цветки, и вызывали тем самым ускоренное развитие боковых побегов, где более значителен процент женских цветков. Во втором случае молодые растеньица, имевшие 3 — 4 листочка, — практически рассаду — выдерживали в течение нескольких часов в атмосфере угарного газа, получающегося при неполном сгорании дров. После такой обработки количество женских цветков на огуречных плетях оказывалось порой в десять раз большим, чем мужских.
В деревнях существовал в старину и еще один своеобразный "агротехнический прием", преследовавший ту же цель увеличения числа женских цветков на растении. За месяц до посева семена огурцов ссыпали в полотняный мешочек и вешали его на грудь. Таким образом, семена целый месяц выдерживались в своеобразном термостате при постоянной температуре человеческого тела.
Конечно, сейчас нет надобности прибегать к "живому термостату", чтобы увеличить соотношение женских и мужских цветков в пользу первых. Ученые нашли некоторые закономерности, которые позволяют регулировать это соотношение вполне современными способами. Отмечено, например, что на распределение половых форм цветков влияют условия минерального питания. Избыток солей кальция в почве способствует развитию большого количества мужских цветков, а повышение уровня фосфатного питания растений приводит, напротив, к увеличению числа женских цветков. Велико также влияние влажности почвы и воздуха. Недостаток влаги задерживает образование и развитие женских цветков и ведет к преобладанию мужских. Оптимальное увлажнение, напротив, способствует увеличению числа женских цветков.
Опыты ученых обнаружили и другие факторы, влияющие на половую принадлежность цветков. Среди них и температура, и долгота дня, и электрические воздействия, и искусственное ранение растения (вспомним тополя, с которых мы начали рассказ), и многие другие, вплоть до облучения растений рентгеновскими лучами.
Вот пример, как пол растения может измениться под влиянием изменения долготы дня. Выращивание заведомо мужских экземпляров конопли в теплицах в зимнее время, при укороченном световом дне, вызывает появление на этих растениях женских цветков.
Такое же действие оказывает укорочение светового дня на кукурузу. В одном из опытов выращивание ее в ноябре, в осеннюю пору, когда день несравненно короче летнего, вызвало стопроцентное развитие на месте мужских метелок женских соцветий.
Несмотря на большое число интересных и часто успешных опытов по увеличению количества женских цветков на растениях при помощи тех или иных воздействий, проблема управления развитием пола у растений еще очень далека от полного решения. И можно лишь сожалеть об этом, во-первых, потому, что изменение соотношения цветков на растении в пользу женских, безусловно, приводит к значительному увеличению урожая, а во-вторых, потому, что вопрос о возникновении тех или иных половых форм цветков под действием тех или иных внешних факторов имеет, помимо прикладного, важное теоретическое значение: его познание поможет понять важнейшие принципы эволюции большого и сложного мира растений.
1. Относительные размеры бесполого (спорофитного) и полового (гаметофитного) поколений у низших и высших растений
2. Строение обоеполого цветка покрытосеменного растения
3. Цветки, имеющие приспособления для защиты пыльцы от дождя и росы
4. Ярко-красные цветки тропиков привлекают внимание опылителей-птиц. Пчел и шмелей манят более скромные краски. А ночным бабочкам легче всего отыскать белые или бледно-розовые цветки
Жизнь цветка
У водорослей, мхов и папоротников функции полового размножения превосходно выполняются без цветков, но оплодотворение у них осуществляется в воде. Цветок семенных растений позволяет обеспечить оплодотворение вне водной среды.
Нам важно выяснить, каким образом цветок исполняет роль, отведенную ему природой. А она, эта роль, несмотря на то что жизнь цветка относительно коротка, очень важна, а главное — непроста. В тканях цветка рождается половое — гаметофитное — поколение растения. Здесь же оно и кончает свою недолгую жизнь, обеспечив встречу и соединение женских и мужских половых клеток — оплодотворение.
Главное и не главное
Даже самая богатая выставка, на которой продемонстрировали бы своих "питомцев" цветоводы целой страны, не смогла бы дать полного представления о всем разнообразии форм, размеров, красок и о всех особенностях строения цветков, созданных природой. Несмотря на это, некоторые основные моменты в развитии и структуре цветка у всех растений остаются строго неизменными. А потому можно говорить об условном цветке, детали которого с теми или иными отклонениями в "конструкции" входят в цветки всех растений. Функция полового воспроизведения осуществляется в половых органах цветка, которые можно считать главными. Но в осуществлении опыления, по крайней мере в тех цветках, где этот акт может происходить только с помощью насекомых, важнейшее значение имеют неполовые, так называемые стерильные органы. Разнообразные и причудливые подчас формы лепестков — не прихоть природы, а лишь ее подчинение необходимости обеспечить встречу мужских и женских половых клеток с помощью посредников, которых нужно привлечь к цветку и "заставить" перенести пыльцу с тычинок одного цветка на пестик другого.
Наш условный цветок обоеполый. Ведь уже говорилось выше, что именно таково подавляющее большинство цветков. Все органы его располагаются на одном общем основании, называемом цветоложем. Наружные органы — стерильные. Это чашелистики и венчик, составляющие околоцветник. Ближе к центру цветка располагаются тычинки — мужские репродуктивные органы цветка.
Центр цветка занимает комплекс женских репродуктивных органов. "Отец" систематики растений — Карл Линней, как и Чарлз Дарвин, разделял этот комплекс на завязь и пестик, состоящий из столбика и рыльца. В позднейшее время ботаники стали называть пестиком всю женскую часть цветка, включая и завязь.
Внутри завязи, на плаценте, расположены семязачатки (семяпочки), в которых после опыления и следующего за ним оплодотворения происходит зарождение и развитие организма — спорофита.
Околоцветник характерен для насекомоопыляемых растений. Ветроопыляемые цветки — "голые", околоцветника у них, как правило, нет. Но общая схема цветка сохраняется и здесь. Просто редуцируются части околоцветника. Точно так же в однополых цветках не развиваются тычинки в женских цветках или пестик в мужских. Но во всех двуполых цветках пестик находится в центре цветка, а тычинки окружают его.
Рис. 9. Бесконечное, казалось бы, многообразие форм цветков можно распределить на совсем небольшое число основных форм
Многообразие внешней формы цветка также сведено ботаниками в систему и, оказывается, умещается в довольно узкие рамки. Прежде всего различают правильные цветки с радиальным строением, как, например, у яблони или у мака, и неправильные с двусторонней (билатеральной) симметрией, как у гороха или львиного зева. По строению венчика цветки разделяют на раздельно и спайнолепестные. Кроме того, различают цветки простые и махровые — с ненормально увеличенным числом лепестков. Махровость — это своеобразное уродство. Дополнительные лепестки развиваются за счет угнетения репродуктивных органов и на их месте, что делает цветок бесплодным, хотя, с человеческой точки зрения, и красивым.
"Откуда ты, прекрасное дитя?"
Цветок в большинстве случаев в самом деле прекрасен. И если возникает вопрос его происхождения, вопрос этот сам собой формулируется приведенными в заголовке словами из пушкинской "Русалки".
Поскольку разнообразие обитающих на планете растительных форм позволяет проследить эволюцию цветковых растений, разнообразие форм цветков могло бы оказать столь же существенную помощь в изучении происхождения цветка. Этого, однако, не случилось, ибо есть на свете самые разнообразные цветки, но не существует среди неисчислимого их множества формы, которую можно было бы считать некоей переходной между нецветком-предшественником и настоящим цветком. И до сих пор вопрос, как возник цветок, еще далек от своего окончательного решения.
Со времен Гете, с конца XVIII в., существует теория метаморфоза. Она утверждает, что генеративные органы цветка — тычинки и пестики, — а равно и лепестки с чашелистиками есть видоизмененные (претерпевшие в процессе эволюции метаморфоз) листья. Теория эта еще и сейчас имеет своих приверженцев. В доказательство ее часто приводят пример строения цветка белой кувшинки, называемой часто водяной лилией, — одного из древнейших на Земле покрытосеменных растений. В ее цветке нет резкой, четко очерченной границы между чашелистиками и лепестками, лепестками и тычинками. И если "распотрошить" цветок, разобрать его по деталям, а затем разложить их в ряд, начиная с наиболее похожего на лист чашелистика и кончая наиболее законченной тычинкой, то в самом деле прослеживается очень постепенный, плавный переход.
Сегодня можно объяснить эту "расплывчатость" границ и с позиций генетики. Известно, что в изначальной, зародышевой клетке организма заложена — "сформулирована" — вся программа его построения. Именно в связи с четкостью этой программы из яйца кукушки выходит не какая-то птица вообще, а кукушка, так же как из зерна пшеницы вырастает не вообще злак, а именно пшеница. По мере дальнейшего развития зародыша происходит все большая и большая дифференциация клеток, разделение между ними общей программы. Какие-то клетки впоследствии дают начало листьям, какие-то — корням. Наконец, у первоначальных истоков тех или иных органов цветка также ложатся клетки с целенаправленной программой построения чашелистика или лепестка, тычинки или пестика. Там, где в этих истоковых, условно говоря, клетках программа развития тех или иных органов "сформулирована" с законченной четкостью, столь же четка и Граница между этими органами. Очевидно, в истоковых клетках цветка кувшинки такой четкой программы нет, она более или менее неопр