О чем думают растения - Алессандра Виола

Рис. 4–3, а-г. Расположение половых органов у растений. У растений гермафродитов, таких как лилии (слева вверху), мужские и женские органы расположены на одном и том же цветке; у однодомных растений, таких как дуб (справа вверху и в центре), они разделены, но находятся на одном и том же растении; у двудомных растений, таких как конопля (внизу), мужские и женские цветки расположены на разных растениях

Вне зависимости от того, к какой категории относится растение, в период цветения ему требуется надежный переносчик пыльцы с одного цветка на другой. Все растения решают эту проблему по-разному: одни используют физический вектор, такой как ветер, другие прибегают к помощи животных. Растения первой группы, называемые анемофильными (от греч. anemos — ветер и philos — любящий), с одной стороны, никак не зависят от животных и не должны заниматься их привлечением. С другой стороны, им приходится мириться с тем, что выбранный ими способ переноса пыльцы является совершенно неспецифическим: пыльца может приземлиться на другое растение, на землю, на автомобиль. Поэтому для повышения вероятности воспроизведения им нужно множество цветков, высвобождающих в воздух неимоверное количество пыльцы (что, среди прочего, является причиной печально известной весенней аллергии). Как вы понимаете, энергетически это весьма неэффективно, и такой способ опыления в основном используют древние виды растений, такие как голосеменные (названные так по той причине, что их семена не защищены завязью), а также некоторые более современные покрытосеменные, такие как оливковые деревья.

Однако большинство современных растений используют в качестве переносчиков пыльцы животных, поскольку это гораздо более специфический и надежный способ сбора и доставки пыльцы. Чаще всего в роли переносчиков выступают насекомые – ценнейшие помощники, выполняющие функцию так называемого энтомофильного опыления (от entomon— насекомое и philos—любящий). Однако насекомые – не единственные животные, которым растения доверяют эту деликатную задачу. При зоофильном опылении (от греч. zoa) в роли переносчиков выступают разные животные, при орнитофильном (от греч. ornites) – птицы, такие как колибри и попугаи, а при хироптерофильном (от греч. cheiropteroi) – летучие мыши, которые опыляют растения американских пустынь, например юкку.

Рис. 4–5. Кактусы. Эти растения адаптировались к сухому и жаркому климату. Чтобы выжить, они открывают листья только ночью. В качестве переносчиков пыльцы многие из них используют летучих мышей

Недавно была описана лиана Marcgravia evenia родом с Кубы с круглыми, напоминающими параболические антенны листьями, единственная функция которых, по-видимому, заключается в том, чтобы сообщать летучим мышам о наличии цветов. Выглядят они сверхъестественно, но почему бы растениям, выбравшим в качестве опылителя животное со слабым зрением, не помочь ему в поиске цветов?

При других формах зоофильного опыления в роли опылителей выступают рептилии (например, разные виды панданусов привлекают гекконов), сумчатые животные или даже приматы. Растения используют для опыления животных абсолютно всех типов!

Самый большой в мире рынок

Представьте себе процесс опыления растений в виде гигантского рынка. Здесь есть покупатели (насекомые), товары (пыльца и нектар), продавцы (растения) и даже… реклама (цвет и запах цветов)!

В мире растений, как и в мире животных, ничто не делается просто так, и на гигантском рынке опыления происходит настоящий обмен товарами и услугами. Тот, кто хочет приобрести товар или получить услугу, должен за это заплатить. У растений есть единственная валюта – нектар, и животные обожают это сладкое и очень богатое энергией вещество. Теперь мы почти уверены в том, что растения производят нектар с одной-единственной целью – для оплаты транспортировки пыльцы.

В целом картина такая: животное того или иного вида (ящерица, летучая мышь или пчела) садится на цветок, чтобы выпить или собрать нектар, и при этом покрывается пыльцой, которую переносит на другой цветок. Понятно, что для опыления подходит не любой цветок, а только цветок растения того же вида, от которого была взята пыльца. Как нельзя скрестить сверчка с бегемотом, так нельзя скрестить яблоню с фиалкой. Пыльца, перенесенная на растение другого вида, будет потеряна. Но как убедить животное переносить пыльцу только между растениями одного и того же вида? Как добиться столь высокой преданности? Насекомым проще всего было бы собирать нектар повсюду, просто переходя от цветка к цветку, вне зависимости от того, каким растениям они принадлежат. Но они действуют иначе. На протяжении всего дня они остаются верны растениям того вида, который навестили первым.

Это удивительное поведение, на котором основан весь процесс опыления и, следовательно, размножения растений, энтомологи называют верностью месту. Исследователи долгое время недооценивали значение этого явления, которое еще предстоит объяснить. Ботаники и энтомологи прекрасно знают, что пчелы целый день опыляют растения того вида, который они выбрали утром. Однако у них нет убедительного объяснения такого поведения. На этот счет существует несколько не очень складных теорий, обычно утверждающих, что подобная верность выгодна насекомым. Однако совершенно очевидно, что им такое поведение, напротив, совершенно невыгодно!

Но если взглянуть на проблему в рамках той задачи, которую должны решить растения, подобная верность оказывается чрезвычайно важной. Растению невыгодно производить нектар, если его пыльца оказывается в неподобающем месте. На основании этого простого рассуждения можно заключить, что именно растение ищет и завоевывает верность насекомых. Однако механизма этого явления мы пока не знаем.

Честные и нечестные растения

Если оставить в стороне эти загадочные механизмы, опыление кажется честным и понятным делом: переносчик пыльцы получает вознаграждение в виде нектара. Однако бывает и по-другому. На любом рынке всегда присутствуют как честные, так и бесчестные торговцы. Кто-то осуществляет равноценный обмен, а кто-то норовит обмануть. С растениями то же самое. Одни кажутся предельно честными, тогда как другие притворяются или идут на всевозможные уловки, вплоть до того, что захватывают в ловушку помогающих им насекомых. Третьи не останавливаются ни перед чем, только бы получить свое.

Вот, например, люпины. Эти бобовые растения имеют множество мелких цветков и вынуждены решать проблему: каким образом помешать пчелам посещать один и тот же цветок? Трудолюбивое насекомое, которое посещает цветок в первый раз, при этом собирая нектар и унося на себе пыльцу, выполняет отведенную ему функцию, но если то же самое или другое насекомое посещает этот цветок во второй раз, это абсолютно бессмысленно, поскольку там больше нет ни пыльцы, ни нектара. Чтобы избежать подобных бессмысленных затрат труда, в результате которых, кроме всего прочего, другие цветки остаются неопыленными, люпины выработали простую и очень эффективную стратегию: лепестки цветков, которые уже посетило насекомое (и в которых, следовательно, больше нет пыльцы), меняют цвет и становятся голубыми. В результате насекомые понимают, что там больше нет нектара и нужно искать другой цветок. Этот прием очень удобен для опылителей и для самого растения, поскольку обеспечивает более эффективное опыление.