Таємниці квітів (розлогий екологічний екскурс)
Квітка, як складова частина рослин, завжди був загадкою для дослідників, незважаючи на те, що його будова і функції давно відомі ботаніків. До сих пір ходять суперечки про квітках ентомофільних рослин: хто підлаштовується під кого з пари "рослина-комаха"? Хто міняє морфологію і поведінку для досягнення найбільшої вигоди для себе? Хоча відповідь начебто очевидна: тут присутній елемент коеволюції, змінюються обидва партнери. Але такий висновок подобається не всім вченим. Передбачається, що рослини конкурують один з одним за запилювачів за допомогою змін форми окремих елементів квітки, перешкоджаючи запиленню одними комахами на користь інших. А комахи (продовжимо ми) ймовірно, лише користуються результатами, не обтяжуючи себе власними змінами?
А як же колір пелюсток? Адже відомо, що у комах є колірні переваги. Мухи і оси летять на бурі квітки, жуки - на жовті, джмелі та бджоли - сині і фіолетові, метелики - червоні. Деякі біологи вважають, що колір пелюсток, обумовлений наявністю певних пігментів, хоча і приваблює певних комах, але виробляється в процесі еволюції лише в результаті дії абіотичних факторів - температури, освітленості, рівня вологості. Але певні пігменти, (зауважимо ми) створюють і знамениті ультрафіолетові, що вказують на джерело нектару, "доріжки" на пелюстках. А адже це явно створено для тих самих запилювачів ...
У науковій літературі не так багато робіт по фарбуванню квітів і її еволюційному значенні. Ймовірно, тому, що довести тут що-небудь досить складно. У тому числі й тому, що зір комах і людини дуже різне, і колір ми сприймаємо неоднаково. Дискутується й питання про зміну забарвлення віночків квіток в межах одного виду. Ми знаємо про таке поняття як альбінізм, існуючий не тільки у тварин, але і у рослин. Це відсутність фарбувальних пігментів в організмі. Причому у рослин різниться альбінізм, коли пігменти відсутні в усьому рослині, і белоцветковая, коли пігментів немає тільки в квітці. А ще існує поліхромізм, коли у одного виду рослин квітки бувають різного кольору.
В ході експериментів вченими були виведені 4 лінії флоксів Друммонда, що мають різне забарвлення квіток (сині, червоні, блакитні, рожеві). Ними були відкриті два гена, мутації в яких змінюють забарвлення квітки. Перший впливає на відтінок, другий - на інтенсивність (яскравість) кольору. Було встановлено, що метелик, запилюють обидва види флоксів, вибирає якийсь один колір - або блідий, або яскравий. А частіше яскравий - або червоний, або синій. Було доведено, що яскравість забарвлення (але не її відтінок) ефективно захищає флокси від міжвидових схрещувань. А ось роль гена відтінку залишилася до кінця нез'ясованою. Він не впливає на виживаність або плодючість, і ймовірно, в даний час не має користі для флоксів. Є припущення, що цей ген був потрібен в минулому, коли існував запильник, розрізняв відтінки. Ймовірно, він колись мешкав в зоні спільного виростання флоксів, літаючи з яскраво-червоних квіток на рожево-червоні і з блакитних на сині, а потім вимер або став рідкісним.
Квітки рясту щільною лілово-фіолетового кольору і в нашій місцевості рідко змінюють забарвлення.
Звичайна форма рясту щільною
Двоколірна форма рясту щільною
Рослини розцвіли в одному місці, а поруч знаходилися звичайні рясту. Цієї весни вони з'явилися там же, і група стала більш чисельною. А на схилі в лісі розцвіла в єдиному екземплярі майже біла ряст.
Альбиносная форма рясту
Безсумнівно, в цих двох випадках відбулася мутація забарвлення. Для хохлаток зміни забарвлення - не рідкість. Близький вид - ряст порожнистий (в Башкирії вона не росте) має дві колірні форми: синьо-фіолетову і білу, які ростуть разом. А у рясту щільною виведено безліч садових форм з різним забарвленням віночка. На просторах інтернету мені не вдалося знайти такої незвичайної двокольорового рясту. Тільки сорт Мерлін є блідою подобою нашої героїні. Ось які шедеври створює Південноуральська природа!
А як же біла ряст? Вона з'явилася в ще більш зволоженому і затіненому місці. Такі умови сприяють появі альбіносних форм у видів з пофарбованими, частіше - антоціанове (синьо-фіолетово-рожевими) квітками. Два дощових року, про які згадувалося вище, можливо, подарують нам багато білих хохлаток. Чи будуть успішно розвиватися і запилюватися ці мутував особини, покаже час. У білій рясту форма квіток звичайна, а у двокольорового трохи відрізняється і форма квітки, і суцвіття. У звичайній рясту віночки дивляться вниз, щоб було зручно сідати великим комахою-джмелям. А у двокольорового форми шпорец неглибокий і квітки дивляться переважно в сторони і навіть вгору. Можливо, вони здатні запилювати більш легкими по вазі комахами з короткими хоботками. Таким чином, у них може помінятися спектр запилювачів. Важливо, що утворені не відтінок, а різко двоколірна форма, з привабливою для комах фіолетово-синьої посадочним майданчиком. Все більше пристосовуючись до нових запилювачів, квітка може кардинально поміняти і форму, і колір. А значить, в подальшому можливе утворення нового підвиду і навіть вигляду.
А що ж астра альпійська? Покинувши рідколісся, де вже відцвіли рясту, виходимо на остепнені південно-західний схил. Зараз третя декада травня, і вся гора в кольорі. Цвіте волошка сибірський, шаровніца крапчатая, оносма найпростіша, суниці зелені, бурячок звивистий, рокитник російський. Але фоновий аспект становить астра з її ліловими квітками. Пройшовши по схилу, можна помітити, що в наявності поліхромізм забарвлення її віночків, а є і елементи поліморфізму квітки. Є особини не тільки з ліловими, але і з білими, і з не різко двокольоровими (білувато-ліловими) віночками. Зустрічаються і айстри з незвичайною, більш вузької, формою пелюсток, і з більш довгими пелюстками. Цікаво, що в минулому році такого розмаїття кольорів і форм не спостерігалося. Тоді я бачила лише білу астру в єдиному екземплярі. А в цьому році їх не менше десятка. Не було і такого рясного цвітіння.
Астра альпійська зі звичайним кольором віночка
Ймовірно, важливу роль зіграли погодні умови. Так як цвісти астра починає на другому році життя, причини треба шукати в попередніх роках. Минуле і позаминулої дощове літо допомогло успішному зростанню і поширенню рослин. Вологі умови, як згадувалося вище, призводять до появи белоцветкових форм у рослин. У айстри альпійської виведено безліч садових форм з різними відтінками квіток, аж до темно-червоного. Так що забарвлення її віночка - досить пластичний, легко мутуючий ознака, ймовірно, багато в чому залежить від кліматичних умов. Здатні до апоміксису рослини з родини айстрових легко закріплюють спадкові зміни в наступних поколіннях. Так що наша "Астрова гірка" в наступні роки може показати і інші чудеса форм і забарвлень.
Альбиносная форма айстри альпійської
Астра з біло-ліловими пелюстками
Астра з вузькими пелюстками
Астра з довгими, відгинаються назад пелюстками
Але кліматичні коливання можуть бути не єдиною причиною змін забарвлення квіток. Адже рослини конкурують один з одним за запилювачів. У цих умовах особини різних видів, що мешкають спільно, повинні мати різне забарвлення. Еволюційно закріплено, що запилювачі воліють літати по квіткам тільки якогось одного кольору, перешкоджаючи цим невигідним для рослин запиленню чужорідними видами. А відтінки комахи, мабуть, чи не розрізняють. У нашому випадку бурхливо розрослася гірська степ демонструє найрізноманітніші відтінки рожевого і бузкового кольорів. Рожевим цвіте волошка сибірський, він з одного сімейства з айстри. Як конкурувати за запилювачів в цих умовах? Поміняти колір віночка. Коли рівень конкуренції зріс, астра альпійська, як більш пластичний вид (у волошки я ніколи не відзначала змін забарвлення квіток), можливо, почала змінювати колір віночка. В умовах боротьби за запилювачів вона може збільшити як кількість білих особин, так і більш темних. Можливо, має місце і внутрипопуляционной конкуренція. Хоча найбільш привабливий колір для основних запилювачів (бджіл і джмелів) все-таки (за визначенням ботаніка Ю.Насімовіча) "короткохвильовий" - фіолетово-синіх відтінків. А для того, щоб на сонячній гірського степу успішно існувати білої айстри, їй доведеться кардинально змінювати форму віночка (це пов'язано з термічним і радіаційним ефектами). Так що в який бік піде еволюція наших героїв - рясту щільною і айстри альпійської, покаже час.