Загальна характеристика комахозапильних рослин

Розділ ІІ Загальна характеристика комахозапильних рослин

Перехресне запилення  — дуже поширений спосіб запилення. Властивість рослин перехресно запилюватись склалася в процесі еволюції як така, що забезпечує процвітання виду і  можливість рости в різних умовах середовища. При такому запиленні зародок збагачується різною спадковою інформацією від обох батьківських форм.

За способом перенесення  пилку перехреснозапильні рослини  поділяють на вітрозапильні, комахозапильні, запилювані птахами і запилювані за допомогою води. Кожна з цих груп рослин має характерні особливості в будові квітки, що забезпечує запилення.

Комахозапилення, ентомофілія  — перенесення пилку з однієї рослини на іншу за допомогою комах; вид перехресного запилення. Зазвичай здійснюється за допомогою таких комах, як бджіл, ос, джмелів, мух, метеликів, жуків, мурашок та ін.

До комахозапильних  рослин належить до 80% видів, поширених  у різних кліматичних зонах континентів  світу. Найпоширеніші з них це калина, гречка, первоцвіт, мак, квасоля, конюшина, вишня, петунія, жимолость, тютюн , яблуня, абрикос, шавлія лучна, дурман, бузина, блекота. До ентомофільно запильних культур в овочівництві відносять огірок, горох посівний, кабачок, патисон, кавун, диню, насінники капусти, редьки, редиски, цибулі, моркви, петрушки, селери, кропу.

Оцвітина (частіше віночок) ентомофільних рослин яскраво забарвлена і добре помітна на зеленому тлі  листя. Квітки поодинокі або зібрані  в суцвіття. Пиляки комахозапильних  рослин порівняно з вітрозапильними  менші і утворюють менше пилку: пилок великий, липкий, з горбкуватою або шишкуватою поверхнею. На дні віночка багатьох квіток утворюються нектарники, в яких виробляється запашний солодкий сік — нектар, виділення якого після запліднення припиняється. Є ціла низка інших ознак, призначених для приваблювання комах. Це свідчить про те, що еволюція рослин та їх запилювачів йшла паралельно. Це так звана спряжена еволюція (коеволюція).

Пристосування ентомофільних рослин та комах до запилення. В процесі еволюції у тварин (головним чином комах) і рослин виробилося багато взаємних пристосувань, сприяють запиленню. У багатьох випадках зміна їх ознак йшло спільно, тобто шляхом коеволюції. Подовження трубки віночка у дурману, наприклад, йшло втеснів зв'язку зі збільшенням довжини хоботка запилюють його боржників (у тварин харчування нектаром або пилком називається антофіліей). У ряду орхідних квітки придбали схожість із самками запилюють їх комах. Цвітіння у цих рослин і в багатьох інших тісно пов'язане з певними стадіями розвитку комах-запилювачів. Одні рослини (наприклад, інжир, купальниця) вузько спеціалізовані до запилення яким-небудь одним видом комах, інші запилюються десятками і сотнями видів.

 Перенесення пилку і перехресне запилення квіткових рослин – одна з найдавніших функцій комах у природі. Комахи регулярно відвідують квіти рослин, живлячись пилком і нектаром, перелітаючи після цього на інші квіти одного виду, комахи переносять пилок, який потрапляє на рильце зав’язі, таким чином відбувається перехресне запилення. Успішному і перехресному запиленню сприяє ряд факторів: одночасне цвітіння особин даного виду рослин, утворення у рослин спеціальних засобів для приваблення комах-запилювачів, утворення у комах спеціальних засобів для збирання пилку та здатність до формування умовних рефлексів.

Комахи-запилювачі представників  з ряду Перетинчастокрилих представлені 7 видами (бджола медоносна, джміль польовий, сколія жовтолоба, ) з 2 родин (Бджолині, Осині). Перше місце на основі літературних даних і наших спостережень серед запилювачів належить джмелям . Вони регулярно відвідують квіти тирличів і запилюють їх завдяки довшому, ніж у бджіл, хоботку. Крім цього, представники бджіл і джмелів, на відміну від інших комах нашої фауни, відвідують квіти рослин не тільки для власного харчування нектаром (як, наприклад, двокрилі), але й для збору та переносу пилку, і тільки Apoidea вимушені в кожен виліт відвідувати безліч квітів, відповідно проводячи запилення.

Комахи-запилювачі квітів тирличів з ряду Двокрилих представлені 12 видами з 2 родин (Мухи, Дзюрчалки). У великій кількості на квітах тирличів трапляються мухи.

Комахи цієї родини - неспеціалізовані запилювачі у зв’язку з особливостями  морфологічної будови і поведінки. Вивчення харчових зв’язків сирфід із квітковими рослинами було відзначене ще в позаминулому столітті . Дослідженнями Е.К. Грінфельда доведено, що сирфіди споживають пилок різних квіткових рослин.

Комахи рядів Твердокрилих і Лускокрилих на квітах тирличів трапляються рідше, тому не відіграють значної ролі в запиленні рослин і належать до другорядних запилювачів. Більшість видів жуків збирає з квітів тільки пилок, не пошкоджуючи ні генеративні, ні вегетативні частини квітів. Деякі види жуків можуть пошкоджувати квіти лише певних видів рослин і тільки поодинокі види жуків завдають квітам шкоду постійно. Пилок ентомофільних рослин липкий, і у багатьох видів пилок прилипає навіть до гладкої поверхні. Всі жуки, які відвідують квіти, мають опушення на ногах, нижньому боці голови, грудях або інших частинах тіла, до якого пилок легко прилипає. Основна маса пилку прилипає до тих частин тіла жука, які торкаються генеративних органів квітки.

Комахи-запилювачі - комахи, що, подібно бджолам, переносять на своєму тільці пилок з тичинок квіток на рильце маточки перехреснозапилюваних рослин. До комах-запилювачів відносяться медоносні бджоли, самотні дикі бджоли, оси, джмелі, жуки, мухи і різні дрібні комахи.

Після медоносних бджіл  основними комахами-запилювачами вважаються джмелі, тому що саме вони, завдяки будівлі хоботка, здатні запилювати червону конюшину, що недоступний бджолам (крім грузинських). Важливими запильниками посівної люцерни є також деякі види самотніх бджіл.

Мухи не є цінними запилювачами, тому що, насамперед, запилюють квітки з неприємним запахом, і вони не мають на тілі волосків, що служили б надійними переносниками пилку. Метелики, на відміну від бджіл, можуть запилювати квітки з дуже довгим віночком. Різні дрібні комахи (клопи, трипси, жужелиці й ін.) в основному шкодять квіткам, а не сприяють їхньому запиленню.

При вивченні природних  біоценозів досить продуктивні дослідження взаємин між фіто- і зоокомпонентами. Одним з важливих, але мало досліджених питань є вивчення взаємин рослина-запилювач. Необхідно відзначити, що біологія, екологія і навіть систематика багатьох груп запильників вивчені слабко. Фактично відсутні методики кількісного обліку чисельності, не говорячи вже про екологічні і етологічні особливості (Banaszak, 1991). Тому будь-які дані, що стосуються цих питань, є внеском у заповнення пробілів у дослідженнях.

Величезна кількість зоофільних рослин (запилюваних тваринами) не може бути запліднене без їх допомоги. Близько 80% диких і культурних рослин має потребу в комахах-запильниках - метеликах, бджолах, джмелях, жуках, мухах, комарах. А тому квітки рослин володіють цілим поруч способів залучити запильників і спеціальних пристроїв для автоматичного захоплення пилка комахами. Вони волочуть до себе запильників своїми фарбами, малюнком, формою будівлі квітки, запахами, достатком пилка і нектару. Навіть пилок зоофільних рослини роблять особливу - звичайно вона велика з нерівної і часто липкою поверхнею. Це допомагає пилкові утримуватися на тілі тварини. А комахи, у свою чергу, мають потребу в нектарі і пилку. Перелітаючи при їхньому зборі з квітки на квітку, вони здійснюють перехресне запилення рослин. Для цього комахи забезпечені не тільки визначеною будівлею організму, взаємозалежним із процесами запилення, але і доцільним харчовим, репродуктивним і іншим видами поводження. І все це існує з метою створення просто унікальної співдружності комах-запилювачів і рослин.

Найважливіша функція  комах - це запилення квіткових рослин. Квіткові рослини - це основне джерело  і їжі і вологи для більшості  комах. І в той же час більшість  квіткових рослин (саме - володіють  перехресним запиленням) залежить від комах-запильників.

Усі яскраві, здалеку  помітні квіти - це "оголошення", якими рослини залучають комах. Залучає також комах і їхній  аромат.

У кожнім віночку квітки є в середині маточка, а довкола нього - тичинки, кінці яких (пильовики) набиті пилком. Щоб рослина з перехресним запиленням дало свої плоди, його потрібно запилити: зробити так, щоб пилок однієї квітки потрапив на рильце (верхню частину маточки) іншого. І саме відвідують квіти комахи забезпечують таке запилення.

Комахи відвідують квітки для збору пилка (деякі жуки, багато перетинчастокрилих) або заради солодкого нектару (мухи, метелика, багато перетинчастокрилих).

Іноді комахи використовують віночки  квіток як притулок або забираються  в суцвіття для прибудовування там  свого потомства. І всі типи відвідування квіток комахами використовуються рослинами для забезпечення запилення.

Багато рослин розмножуються  тільки завдяки запиленню комахами.

Одночасне цвітіння рослин одного виду збільшує шанси відвідування комах-запилювачів багатьох квітів одного виду. Утворення спеціальних адаптацій для приваблення і прийому комах-запилювачів становить характерну ознаку ентомофільних рослин. Ентомофілія у рослин виявляється по-різному – це яскраве забарвлення, аромат, що виділяється квіткою, та її будова.

Оцвітина (частіше віночок) ентомофільних рослин яскраво забарвлена, добре помітна на зеленому тлі  листя. Квітки великі або зібрані  в суцвіття. Пиляки менші, ніж у  вітрозапильних рослин, з меншою кількістю  пилку, пилок крупний, липкий, з горбкуватою  або шишкуватою поверхнею. На дні віночка в багатьох квіток утворюються нектарники, в яких виробляється запашний солодкий сік — нектар. Виділення нектару залежить від кліматичних умов, ґрунту, стану рослин, часу дня; після запліднення утворення нектару в квітках припиняється.

Органом розмноження  насінних рослин є квітка. Щоб зрозуміти  процес розмноження у рослин, коротко  ознайомимося з будовою квітки. Розглядаючи, наприклад, квітку вишні, можна помітити, що вона ззовні обгорнута колом зелених  листочків, які створюють собою чашечку квітки. Ближче до середини квітки лежить другий ряд листочків яскравобілого кольору. Це будуть пелюстки віночка. Чашечка та віночок створюють зовнішній побрив квітки, що зветься оцвітиною. Всередині квітки є багато тичинок і одна маточка. Це найважливіші частини квітки — органи статевого розмноження рослини.

Тичинки — це чоловічі органи квітки. Кожна тичинка складається  з досить довгої нитки та добре  помітного жовтого мішечка —  пиляка. У пиляках тичинок міститься  багато дуже дрібних пилкових зерняток, які запліднюють жіночу частину квітки — маточку. При дозріванні пиляки тичинок розкриваються, і пилок масою виступає на їх поверхні. 
       Маточка квітки складається з найнижчої опуклої частини — зав'язі, середньої — стовпчика та верхньої — приймочки. Якщо гострим ножем або бритвою перерізати зав'язь маточки, то в її середині легко помітити білий зародок насінини-сім'язачаток. Складається він з округлого ядра, вкритого одним-двома покривцями. Всередині ядра лежить велика клітина — так званий зародковий мішок, до якого від вершка сім'язачатка проходить канал, що зветься сім'явхід. У зародковому мішку проти сім'явходу є три клітини, з яких одна — яйцеклітина, призначена для запліднення.

Найважливішими запилювачами ентомофільних рослин є бджоли. Вони запилюють близько 75і—80% рослин.

Переважна більшість  ентомофільних рослин має відкриту квітку (жовтецеві, розоцвіті, хрестоцвіті  та ін.); нектар у них доступний  для всіх комах.

У деяких рослин оцвітина (частіше віночок) зросла, витягнута  у довгу вузьку трубочку, в глибині якої є нектар. Такі квітки у шавлії лучної, конюшини лучної, які пристосовані до запилення джмелями, кірказона, квітки якого запилюються дрібними мушками, інжиру, квітки якого запилюються осами-бластофа-гами. Квітки блекоти, дурману, бузини, рафлезії пахнуть гнилим м'ясом, їх охоче відвідують мухи, жуки, які відкладають яйця на гнилому м'ясі, гної.

Комахи великі ласуни. Вони люблять солодкий квітковий  сік нектар, не відмовляються і  від пилку. Але щоб дістатися  до нектару, треба торкнутися пиляків або рильця, які розташовуються якраз на шляху до нього. Перелітаючи з квітки на квітку в пошуках їжі або притулку, комахи виробляють виключно важливу роботу запилення рослин. Комахи-запилюється рослини (ентомофільні) прекрасно пристосовані до своїх запилювачів. Квіти їх яскраво забарвлені і відразу кидаються в очі запилювачів.

Найчастіше бувають  пофарбовані пелюстки, рідше чашечки (верес та ін) або чашка і віночок (тюльпан, живокіст.). В окремих випадках приманкою для гостей служать забарвлені тичинки (верба) або навіть приквітки (іван-да-марья), а то й просто листя (безсмертник, едельвейс). Дрібні квітки групувалися у великі суцвіття і стають помітними для запилювачів (соняшник, ромашка, поповник, різні зонтичні.). У забарвленні ентомофільних квіток можна знайти всі кольори радугіот фіолетового до червоного. Вона допомагає комахам розшукувати потрібні їм квіти. У квіток, що запилюють нічними метеликами, забарвлення завжди біла. Лише її одну і можна розрізнити в нічній темряві. І за будовою квітки пристосовані до своїх запилювачів.

Просто побудовані, правильні (актиноморфні) квітки бузини, жостеру, липи, жовтцю, перстачу та інших з  легкодоступним нектаром запилюються  комахами з короткими хоботками (мухами, жучками). Навпаки, квітки неправильної форми (зигоморфні) з нектаром, захованим в трубочках, шпорца, (метеликові, губоцвіті, норичникових, бурачникових), запилюються комахами з довгим хоботком бджолами, джмелями, а деякі рослини метеликами. У таких квіток є нерідко для комах зручні посадочні майданчики, а шлях до нектару часто вказується темними плямами, штрихами, точками. За цим медовим доріжках комахи легко добираються до будь-якого ласощів.

Виключно оригінально  пристосування для перехресного запилення у шавлії. У його двугубим квітці під шоломом сидять дві тичинки і один маточка. Нижня частина тичинкової нитки являє собою шарнір. Коли бджола, залазять у квітку, зачіпає тичинкову нитка, пильовики ударяють її по спині і обсипають пилком. Але рильце цієї квітки розташоване нагорі під шоломом і не стосується спинки комахи. Після того як з пиляків висипалася пилок, рильце розростається, звішується донизу і опудрювальні пилком, яку приносить бджола з іншої квітки.