Значення перехресного запилення рослин

У нашій країні перші роботи в умовах великого господарства по запиленню бджолами насінників червоної конюшини були організовані відомим вітчизняним агрономом І.М. Клінгеном ще в 1910 році. Вони показали високу ефективність запилення медоносними бджолами конюшини червоної в Орловській губернії. Надалі численні і багаторазові дослідження показали величезну роль медоносних бджіл в підвищенні врожайності та поліпшенні якості насіння, плодів (і волокна) соняшнику, гречки, цукрових та кормових буряків, бобових і кормових трав, бавовнику, зерняткових, кісточкових і субтропічних плодових культур і ягідників, багатьох овочевих, баштанних і лікарських рослин. Необхідно відзначити, що значення перехресного запилення, ентомофільних культур ще більш зростає в зв'язку з переходом сільськогосподарського виробництва на ринкові відносини. Ці заходи мають на меті отримати більше продукції з кожного гектара землі, підвищити продуктивність праці і знизити собівартість продукції.

Правильна організація запилення бджолами сільськогосподарських культур - важливий резерв для виконання поставлених завдань. Великий вплив на ефективність використання бджіл для запилення ентомофільних культур надає хімізація сільського господарства. Широке застосування добрив, стимуляторів росту та хімічних заходів боротьби з бур'янами, покращуючи умови зростання і розвитку ентомофільних культур сприятимуть рясного їх цвітіння і нектаровиділення, що підвищить ефективність запилення медоносними бджолами ентомофільних культур і поліпшить кормову базу бджільництва. Разом з тим найбільш широкі масштаби і технічно більш досконалі методи застосування отрутохімікатів для боротьби з хворобами і шкідниками рослин призводять до масової загибелі і корисних диких запилювачів (джмелів, поодиноких бджіл та ін.), В результаті цього набагато підвищується роль медоносних бджіл в запиленні рослин. Однак, будуть потрібні і спеціальні заходи для захисту медоносних бджіл від можливого отруєння їх отрутохімікатами.

Запилення медоносними бджолами польових сільськогосподарських культур може зіграти дуже важливу роль в поліпшенні спадкових властивостей ентомофільних рослин, а також насінництва цих культур, зокрема у виробництві гібридного насіння, кормових бобових трав, овочевих, лікарських та цілого ряду інших культур.

Ще ч. Дарвін в багаторічних дослідах з рослинами 57 видів показав переваги перехресного запилення перед самозапилення. Плодючість і потужність рослин вирощених з насіння, отриманого в результаті перехресного запилення були значно вище, ніж у рослин вирощених з насіння отриманих при самозапилення. Ці переваги сохрнілісь і в наступних поколіннях.

Переважна частина квіткових рослин запилюються за допомогою комах і називаються ентомофільними рослинами. Близько 80% видів вищих рослин є ентомофільними, 20% запилюються за допомогою вітру. Ентомофілія - ​​найбільш досконала форма запилення, в кращому ступені забезпечує можливість виборчого запліднення.

У вітрозапилюваних (анемофільних) рослин, як правило, дрібні непоказні квітки без яскраво пофарбованого віночка. Щоб забезпечити перехресне запилення за допомогою вітру, необхідно величезна кількість квіткового пилку, витрачаючи на це багато цінних поживних речовин. Величезна кількість квіткового пилку гине марно, між тим, пилок є найбільш цінним продуктом життєдіяльності рослин, вона багата білками і іншими речовинами, призначеними для забезпечення потомства і продовження виду і тільки незначна част випадковими поривами вітру переноситься на рильця квіток.

Більш надійним і економним в даний час є запилення комахами, які безпосередньо доставляють пилок з чоловічих органів одних квіток на жіночі органи інших. За час одного вильоту з вулика бджола відвідує величезна кількість квіток на рослинах: на своєму тілі вона збирає генетично різноманітну пилок, вироблену рослинами в різних умовах, і цю різноманітну суміш пилкових зерен завдає на рильце маточки, забезпечуючи найкращі можливості виборчого запліднення.

В процесі історичного розвитку, тісно пов'язаного з еволюцією способу життя і морфології вищих комах, у рослин виробився цілий ряд пристосувань, що перешкоджають самозапилення і забезпечують перехресне запилення.

Серед численних форм подібних пристосувань можна виділити наступні:

Просторове розділення чоловічих і жіночих генеративних органів. Найбільш різко воно виражено у дводомних рослин, у яких на одних рослинах розвиваються тільки чоловічі квітки з тичинками, а на інших - тільки жіночі з маточки (верба, полуниця, конопля, клен, тополя). У однодомних раздельнополих рослин, так само як у дводомних, квітки одностатеві (вони мають або тичинки, або маточки), але вони розвиваються на одному і тому ж рослині (огірок, гарбуз, диня, кукурудза, дуб і ін.). Ізоляція генеративних органів квіток відбувається у рослин деяких видів і в обох статей квітках (наприклад, у гречки, первоцвіту лікарського). При цьому в квітках одних рослин тичинки довгі, а товкач короткий, а в квітках інших, навпаки, довгий товкач і короткі тичинки. Пильовики у квіток знаходяться на такій висоті, на якій знаходяться рильця у інших квіток. Помічено, що в пильовиках коротких тичинок утворюється більш дрібна пилок, яка в разі потрапляння на рильце длінностолбчатого маточки, як правило, не зможе здійснити запліднення, так як проростає коротенька пилкова трубочка не доходить до зав'язі.

Різночасне дозрівання чоловічих і жіночих генеративних органів в обох статей квітках. В одних випадках, пильовики дозрівають раніше рилець (протерандрии), наприклад, соняшник, іван-чай (кипрей), агрус, герань. Дозрілі пильовики лопаються, пилок з них висипається або збирається комахами. На час дозрівання рилець, її в цю квітку не залишається, а запилення відбувається за рахунок пилку з інших квіток цього або іншого рослини.

У ряду рослин пильовики дозрівають і пилок з них обсипається раніше, ніж дозрівають рильця (протерогінія), це як у яблуні, груші, подорожника та інших. Запилення відбувається пилком з інших квіток до того, як дозріває власна пилок.

Фізіологічна несумісність. У багатьох рослин пильовики і рильця одночасно, але при попаданні на товкач власної пилку самозапилення не відбувається. Це пояснюється тим, що власна пилок, навіть потрапивши на рильце, абсолютно не проростає або в деяких випадках проростає значно повільніше, ніж пилок з іншої квітки (у конюшини і інших бобових кормових трав). Це явище називається самобесплодни або автостерільностью.

У інших рослин пилок не проростає не тільки на рильце власного квітки, але і на рильце багатьох квіток того ж рослини. У багатьох сортів плодових і ягідних культур (яблуня, груша та ін.) Пилок не проростає навіть на рильце іншої рослини того ж сорту і перехресне запилення можливо тільки між рослинами різних, іноді строго певних сортів.

Для перехресного запилення за допомогою комах у ентомофільних рослин в процесі їх еволюції виробилося ряд спеціальних пристосувань. Це перш за все виділення нектару, приманює комах і службовця для них джерелом корму. Важчу, липку, більш шорстку, менш сипучу, ніж у вітрозапилюваних рослин, пилок, комахи легко можуть зібрати, сформувати у вигляді обніжжя, перенести в гніздо для вирощування розплоду і власного білкового харчування. Квітки ентомофільних рослин, як правило, набагато більший і помітніше, ніж у вітрозапилюваних рослин. Дрібні квітки часто зібрані у великі суцвіття, легко виявляються з дальньої відстані. При цьому у окремих видів (наприклад, у соняшнику та інших складноцвітих) частина квіток навколо кошики позбавлена ​​генеративних функцій і яскраве забарвлення сильно розвинених пелюсток служить як би зорової приманкою для залучення комах. Встановлено, що квітки у більшості ентомофільних рослин мають таку забарвлення, яку легко розрізняють комахи (жовту, синю, білу), або відображають легко сприймаються комахами ультрафіолетові промені.

Величезне значення для залучення комах має аромат квіток, особливо тих, які не відрізняються яскравим забарвленням пелюсток, наприклад, липи, борщівника, деяких зонтичних і інших рослин.