Главная Климат

Раннецветущие растения опыляемые. Растения ветроопыляемые. Скромные весенние цветы. Видео – Перекрестное опыление ветром

Ветроопыляемые растения – растения, опыляемые с помощью ветра, однако, при различных обстоятельствах, они также могут быть опыляемы насекомыми. У ветроопыляемых растений очень мелкие и многочисленные цветки. Такие растения вырабатывают много пыльцы: одно растение способно вырабатывать миллионы пыльцевых зёрен. У многих ветроопыляемых растений (лещина, осина, ольха, шелковица) цветки появляются ещё до распускания листьев.
Ветроопыляемые растения. Растения, цветки которых опыляются ветром, так и называются ветроопыляемыми. Обычно их невзрачные цветки собраны в компактные соцветия, например, в сложный колос, или в метёлки. В них образуется огромное количество мелкой, лёгкой пыльцы. Ветроопыляемые растения чаще всего растут большими группами. Среди них есть и травы (тимофеевка, мятлик, осока), и кустарники, и деревья (орешник, ольха, дуб, тополь, берёза). Причём эти деревья и кустарники цветут одновременно с распусканием листьев (или даже раньше).

У ветроопыляемых растений тычинки обычно имеют длинную тычиночную нить и выносят пыльник за пределы цветка. Рыльца пестиков также длинные, «лохматые» – чтобы уловить летающие в воздухе пылинки. У этих растений есть некоторые приспособления и к тому, чтобы пыльца не расходовалась зря, а попадала предпочтительно на рыльца цветков своего же вида. Многие из них цветут по часам: одни распускаются рано утром, другие днём.

Для растений, опыляемых ветром, характерны следующие признаки:

– невзрачные мелкие цветки, часто собранные в соцветия, но мелкие, малозаметные;
– перистые рыльца и пыльники на длинных свисающих нитях;
– очень мелкая, легкая, сухая пыльца.

Примеры ветроопыляемых растений: тополь, ольха, дуб, береза, орешник, рожь, кукуруза. Деревья, опыляемые ветром, обычно цветут весной, до распускания листьев, которые помешали бы переносу пыльцы.

К ветроопыляемым растениям принадлежат дубы и буки, ольха и береза, тополя и платаны, грецкий орех и лещина. Кроме деревьев, ветром опыляются многие травы, живущие обычно большими сообществами: злаки, ситники, осоки, конопля, хмель, крапива и подорожник. В этом списке – лишь примеры, он вовсе не претендует на полноту перечня названий ветроопыляемых растений.

Первая бросающаяся в глаза особенность цветков, опыляемых ветром, – это отсутствие яркой окраски и аромата, отсутствие нектара. Напротив, пыльцевые зерна развиваются в большом изобилии. При этом они чрезвычайно мелкие: у ветроопыляемых растений отдельная пылинка имеет массу 0,000001 мг. Для сравнения можно вспомнить, что у опыляемой пчелами тыквы пылинка в тысячу раз тяжелее: ее масса 0,001 мг. Одно соцветие ржи способно произвести 4 млн. 200 тыс. пыльцевых зерен, а соцветие конского каштана даже вдесятеро больше – 42 млн. Характерная особенность пыльцевых зерен ветроопыляемых цветков заключается в том, что они совершенно лишены склеивающих веществ и в большинстве случаев имеют гладкую поверхность.

Несмотря на то, что ветроопыляемые цветки лишены нектара, они достаточно часто посещаются насекомыми, которые питаются пыльцой. Однако как переносчики пыльцы эти насекомые почти не играют роли.

Распространение пыльцы, которую растение «бросает на ветер», – процесс, конечно, неуправляемый. И вероятность того, что пыльцевые зерна упадут на рыльце собственного цветка, очень велика. Но, как мы знаем, самоопыление для растения нежелательно. Поэтому у ветроопыляемых цветков широко развиты приспособления, препятствующие ему. Особенно частым является неодновременное созревание пыльников и рыльца. У многих ветроопыляемых растений по той же, наверное, причине цветки раздельнополы, а подчас и двудомпы.

Большинство ветроопыляемых древесных растений зацветает ранней весной, еще до распускания листьев. Особенно ярко это видно у березы, у орешника. Ведь понятно, что густая летняя листва была бы очень труднопреодолимым препятствием для летящей по ветру пыльцы.

Можно назвать и некоторые другие приспособления к опылению ветром. У многих злаков тычинки при раскрывании цветка начинают необыкновенно быстро расти, удлиняясь ежеминутно на 1–1,5 мм. За короткое время их длина в 3–4 раза превосходит первоначальную, они вырастают за пределы цветка и свешиваются вниз. И только когда пыльники окажутся внизу, они начинают растрескиваться, причем пыльник здесь несколько изгибается и образует своеобразный лоток или чашу, куда ссыпается пыльца. Она таким образом не падает вниз, на почву, а дожидается очередного порыва ветра, чтобы полететь на его крыльях.

Интересно, что цветоножки в колосках некоторых злаков к началу цветения как бы растопыриваются, образуя между собой угол в 45–80°. Это тоже способствует выдуванию пыльцы ветром. Лишь только цветение кончится, опыленные цветки возвращаются на место.

Изменяется во время цветения положение всего соцветия и у берез, тополей, граба. Сначала соцветия бывают направлены вверх. Но перед тем, как начнут лопаться пыльники, стержень сережки вытягивается н соцветие свешивается вниз. Каждый цветок при этом становится отделенным от другого и доступным ветру. Пыльца падает из пыльников вниз на чешуйку нижнего цветка и уже отсюда сдувается ветром.

Есть у ветроопыляемых растений и «взрывчатый» тип цветка, сходный с таковым у насекомоопыляемых. Так созревающие в бутоне тычинки цветка одного из видов крапивы напряжены настолько, что при раскрывании его резко расправляются и разбрасывают пыльцу из лопнувших пыльников. В этот момент над цветком можно увидеть густое облачко пыльцы.

Пыльца ветроопыляемых цветков рассыпается ими отнюдь не в любое время дня и ночи, а только в благоприятную погоду, обычно относительно сухую, при слабом или среднем ветре. Чаще всего наиболее подходящими для опыления оказываются утренние часы.

Сравнение насекомоопыляемых и ветроопыляемых растений

Признаки цветка	Насекомоопыляемые растения	Ветроопыляемые растения
		Невзрачный или отсутствует
2. Расположение тычинок	Внутри цветка	Открыто, пыльники на длинных нитях
3. Рыльца пестиков	Небольшие	Большие, часто перистые
	Не очень много, липкая, крупная	Очень много, сухая, мелкая
	Есть у многих
	Есть у многих

Ветроопыляемые цветки - существуют энтомофильные растения (опыляемые насекомыми) и анемофильные растения (опыляемые с помощью ветра).

Особенности

Ветроопыляемые растения имеют, как правило, ряд характерных особенностей: очень мелкие и многочисленные цветки, вырабатывают много пыльцы . Одно растение способно вырабатывать миллионы пыльцевых зерен. У многих ветроопыляемых растений (лещина , осина , ольха , шелковица) цветки появляются ещё до распускания листьев.

Пчёлы предпочитают собирать пыльцу с насекомоопыляемых растений. Но если в природе мало цветущих энтомофильных растений, а пчёлы нуждаются в пыльце, они собирают её и с ветроопыляемых растений.

Опыление цветковых растений осуществляется двумя основными способами - ветром и животными, чаще всего насекомыми. Как в том, так и в другом случае у растений вырабатываются специфические приспособления. Для насекомоопыляемых растений характерны крупные, ярко окрашенные одиночные цветки, а также соцветия, состоящие из ярких цветков различной формы. Как правило, они имеют сильный запах. В них развиты особые железы - нектарники , вырабатывающие сладкий жидкий секрет - нектар . Цветки насекомоопыляемых растений богаты пыльцой . Пыльцевые зёрна , как правило крупные и клейкие, а их оболочка нередко имеет разнообразные выросты. У ветроопыляемых растений околоцветник частично или полностью редуцируется, а их мелкие и невзрачные цветки, как правило, собраны в соцветия. Пыльцы у ветроопыляемых растений, по сравнению с насекомоопыляемыми, образуется значительно больше. Однако пыльцевые зёрна у них мелкие и сухие, хорошо переносимые ветром. Они образуются в крупных пыльниках , очень часто свисающих на длинных

Под опылением у растений обычно понимают перенос пыльцы с пыльников тычинок на рыльце пестика . Поскольку цветки есть только у покрытосеменных растений, то уместно говорить лишь об их опылении. Однако, например, опыление с помощью ветра есть у голосеменных.

Чаще всего перенос пыльцы у растений происходит с помощью насекомых или ветра. Также встречается самоопыление в бутоне цветка, искусственное опыление (осуществляемое человеком), перенос пыльцы водой.

В природе широко распространено перекрестное опыление, когда пыльцой одного растения опыляются цветки другого. Но самоопыление встречается не только у самоопыляемых растений, бывает что растение самоопыляется с помощью насекомых или ветра.

Опыление насекомыми

Многие цветковые растения опыляются насекомыми. Такое приспособление выработалось у растений в процессе эволюции. Они привлекают насекомых-опылителей сладким нектаром и пыльцой. Насекомое садится на цветок и пачкается пыльцой. Далее летит на цветок другого растения того же вида и оставляет там часть пыльцы с первого растения. Таким образом, второй цветок опыляется пыльцой первого. Пыльца же второго цветка может оказаться на рыльце цветка третьего растения и т. д.

Насекомоопыляемые растения обычно имеют либо яркие крупные цветки, либо соцветия. В любом случае они хорошо заметны. Часто цветки источают приятный или не очень запах, привлекающий насекомых. Насекомые питаются не только пыльцой, но и нектаром, который выделяется нектарниками, находящимися обычно у оснований лепестков цветка.

В процессе эволюции не только растения приспосабливались к опылению насекомыми, но и насекомые приспосабливались к определенным цветкам растениям. Поэтому в природе часто встречается явление, когда один вид растения опыляется только одним своим видом насекомого. Например, львиный зев опыляется только шмелями. (Но это не значит, что шмели опыляют только львиный зев.)

Опыление насекомыми считается наиболее эффективным, чем опыление ветром. Поэтому при опылении насекомыми растениям не требуется производить огромное количество пыльцы.

Опыление ветром

Ветроопыляемые покрытосеменные растения по-видимому эволюционно возникли раньше насекомоопыляемых. При опылении ветром не нужны крупные пахнущие цветки или соцветия. Однако требуется производить куда больше пыльцы, так как основная часть ее не достигает цели, опадает на землю и уносится мимо цветков.

Опыление ветром наиболее эффективно, если растения одного вида растут группами, а не по одному. Так на кукурузном поле опыление почти точно произойдет, а вот если посадить несколько растений кукурузы в саду, то к осени получатся полупустые початки, так как на рыльца цветков попадало мало пыльцы.

Многие деревья являются ветроопыляемыми. Их пыльца легкая и сухая. Такие деревья растут зарослями (березовая роща, орешник) и цветут еще до распускания листвы, чтобы она не мешала переносу пыльцы.

У растений, которые специализируются на опылении ветром, мелкие невзрачные цветки, так как яркие и большие им не нужны. Зато часто наблюдаются длинные тычиночные нити и крупные пыльники. Такие тычинки свисают из цветка, ветер их колышет, в результате чего из них легко высыпается пыльца и уносится ветром.

Существует немало классификаций растений, но одной из основных является та, которая основывается на характере опыления. С этой точки зрения культуры делятся на несколько больших групп: ветроопыляемые, опыляемые животными (преимущественно насекомыми, поэтому будем называть такие растения насекомоопыляемыми) и водой (гидрофилия, наблюдается нечасто, поэтому рассматриваться не будет). У представителей всех этих групп имеет место перекрестное опыление, т. е. перенос пыльцы со сторонней помощью (противоположность самоопыления).

Чтобы выяснить, что представляют собой ветроопыляемые растения, нужно вначале разобраться с особенностями и отличиями каждой группы.

Виды растений по типу опыления

Растения, как мы только что выяснили, могут опыляться как от ветра, так и с помощью насекомых.

Ветроопыляемые культуры, их признаки

Начать следует с того, что растения, которые входят в эту группу (их еще называют анемофильными), при определенных обстоятельствах могут опыляться и насекомыми, хотя подобное случается нечасто. Такие растения отличаются многочисленными мелкими ветками, а также тем, что способны вырабатывать большое количество пыльцы (каждый экземпляр производит по нескольку миллионов пыльцевых зерен). У многих культур (таких, к примеру, как шелковица или лещина) образование цветков начинается еще до того, как распустятся листья.

Сами цветки зачастую невзрачны и собраны в небольшие соцветия. У метелки, например, это сложный колосок. В соцветии образуется множество легких и мелких пыльцевых зерен.

Обратите внимание! Как правило, культуры, опыляемые ветром, произрастают группами. Более того, к ветроопыляемым растениям относятся не только деревья (береза, ольха и проч.), но также травы (осока, тимофеевка) и кусты.

Насекомоопыляемые культуры

Отличительной чертой этих растений (к слову, их еще называют энтомофильными) является то, что они цветут уже после того, как появляются листья. Немаловажную роль здесь играют температурные условия: когда повышается температура, то появляются насекомые, которые и переносят пыльцу. Кроме того, у всех насекомоопыляемых культур имеются нектарники.

К самым распространенным представителям группы относится верба. Цветение вербы может наблюдаться как до, так и после образования листвы. Но раннее цветение никак не связано с ветроопылением – к такому «приему» растения прибегают исключительно для борьбы с конкурентами за насекомых-опылителей.

Таблица. Сравнительная характеристика ветро- и насекомоопыляемых культур

Особенности цветков	Анемофильные растения	Энтомофильные растения
Нектар	Отсутствует
Венчик	Отсутствует (или, как вариант, выглядит невзрачно)	Яркий
Запах	Отсутствует	Имеется у большей части представителей
Месторасположение тычинок	Открытое (пыльники располагаются на больших нитях)	Внутри цветков
Пыльца	Маленькая, сухая, в большом количестве	Липкая и крупная, в небольшом количестве
Рыльца пестиков	Крупные	Небольшие

Пыльники анемофильных культур выносятся за пределы цветков. Рыльца у пестиков большие и «лохматые», что позволяет улавливать пылинки, которые летают в воздухе. Также у таких растений имеются специальные приспособления, если можно так выразиться, благодаря которым пыльца не расходуется напрасно, а попадает преимущественно на рыльца других представителей своего вида.

А сейчас ознакомимся более детально с особенностями культур, опыляемых ветром.

Особенности анемофильных растений

Для всех представителей этой группы характерны такие признаки:

невзрачные или малозаметные цветки (объясняется тем, что они не должны привлекать насекомых);
маленькие и сухие пыльцевые зерна;
большая длина нитей, на которых свисают пыльники.

Теперь подробнее. Главная особенность всех ветроопыляемых культур – это непривлекательность цветков, проявляющаяся в отсутствии нектара, запаха и ярких красок. При этом пыльцевые зерна, которые развиваются в больших количествах, имеют чрезвычайно малые размеры: вес одной пылинки в среднем составляет 0,000001 мг. Приведем небольшое сравнение: пылинка тыквы – растения, опыляемого пчелами – весит в тысячу раз больше, т. е. порядка 0,001 мг. Одно только соцветие конского каштана способно сформировать 42 миллиона зерен, в то время как соцветие ржи – в десять раз меньше (4 миллиона 200 тысяч). К особенностям пыльцы анемофильных растений можно отнести еще и то, что она, будучи полностью лишенной клеящих веществ, зачастую еще и имеет гладкую поверхность.

Обратите внимание! У ветроопыляемых культур нет нектара, но их нередко посещают насекомые, питающиеся пыльцой. Тем не менее, в качестве переносчиков такие насекомые играют лишь незначительную роль.

Какие растения могут опыляться ветром?

Ниже приведены представители ветроопыляемых культур.

Семейство березовых. Самым распространенным представителем семейства в Европе и Азии является береза бородавчатая, которая цветет в начале весны и отличается сложными соцветиями-сережками (последние применяются в медицине).
Осина и тополь. Это единственные представители семейства ивовых, которые не имеют нектарников. Все остальные опыляются насекомыми.
Лещина. Однодомное растение, имеющее однополые цветки. Цветение сережек наблюдается еще до того, как появляется листва.
Семейство ореховых. Все представители семейства опыляются с помощью ветра. К самым распространенным из них относится грецкий, серый и черный орех, а также кария.
Ольха. Это дерево также цветет до появления листьев. Но, что характерно, некоторые виды ольхи зацветают в осеннее время, когда опадают листья. Сережки в данном случае являются однополыми.
Семейство буковых. Однодомные ветроопыляемые культуры, самой известной из которых является дуб. К слову, в природе есть свыше 500 разновидностей дуба, причем все они начинают цвести одновременно с появлением листьев. Также в семейство входит каштан съедобный (не стоит путать с каштаном конским) и, собственно, сам бук.
Граб. У этой однодомной культуры сережки также начинают распускаться одновременно с появлением листвы.
Кукуруза. Представитель семейства злаковых, включающий в себя шесть видов, из которых культивируется всего один.
Травы. К ветроопыляемым травам относятся, прежде всего, злаковые культуры, подорожник, осока, крапива, хмель и конопля.

Обратите внимание! В списке приведены лишь самые распространенные представители анемофильных растений, поэтому нельзя считать полным.

Процесс опыления ветром

Распространение ветром пыльцы вряд ли можно считать управляемым процессом. Поэтому вероятность того, что зерна попадут на рыльца собственных цветов, достаточно велика. Самоопыление, как известно, для таких растений нежелательно, в связи с чем у цветов широко развились различные приспособления, которые этому препятствуют. Так, чаще всего рыльца и пыльники созревают не одновременно. По той же причине у некоторых ветроопыляемых культур раздельнополые цветы.

Большая часть деревьев, опыляемых описываемым образом, цветет в начале весны, т. е. до распускания листвы – это также является приспособлением, препятствующим самоопылению.

Особенно ярко это выражается у орешника и березы. И неудивительно, ведь густые листья были бы серьезным препятствием на пути движущихся пыльцевых зерен.

Стоит упомянуть и об остальных приспособлениях. Тычинки большинства злаковых растений начинают очень быстро расти при раскрывании цветов, причем скорость роста может достигать 1-1,5 мм/мин. Спустя время длина тычинок в три-четыре раза превышает изначальную, они выходят за пределы цветка и свешиваются вниз. И лишь после того, как пылинки оказываются снизу, они растрескиваются. При этом сам пыльник слегка изгибается, образуя своего рода чашу, куда пыльца и ссыпается. Как результат – зерна не падают на землю, а спокойно ждут порыва ветра, чтобы покинуть пыльник.

Обратите внимание! У некоторых злаков цветоножки перед цветением растопыриваются, формируя между собой угол до 80°. Благодаря этому пыльца выдувается ветром. По окончании периода цветения цветки возвращаются в исходное положение.

Также положение соцветия может меняться у граба, тополя и березы. Поначалу соцветия «смотрят» вверх, но перед раскрыванием пыльников стержень сережки выдвигается, а сами они (соцветия) свешиваются. Цветки отдаляются друг от друга и вместе с тем становятся доступными для ветра. Пыльцевые зерна падают на чешуйки нижних цветков, откуда и сдуваются.

У некоторых анемофильных растений (по аналогии с энтомофильными) имеются «взрывчатые» цветки. Так, у одной из разновидностей крапивы тычинки в период созревания напрягаются настолько, что после раскрывания резко расправляются и избавляются от зерен лопнувших пыльников. В такие моменты над цветками наблюдаются густые облачка пыльцы.

Также отметим, что пыльца ветроопыляемых культур может рассыпаться не всегда, а лишь при условии благоприятной погоды. На улице должно быть относительно сухо, ветер должен быть слабым или средним. Зачастую для опыления больше всего подходят утренние часы.

Заключение

В итоге хотелось бы несколько слов уделить высадке ветроопыляемых культур. Сразу оговоримся, что смешивать такие растения не нужно, поскольку у каждого вида свои приспособления и принципы. Все злаки, как отмечалось выше, являются анепофильными и все они зацветают только после того, как на деревьях появляется листва. Но злаковые не «одиночки», они растут группами – причем большими – в степях, лугах и т. д. (иными словами, на открытом пространстве).

А вот с кустами и деревьями дела обстоят иначе: эти культуры, произрастая в лесах, находятся друг от друга на некоторой дистанции.

Видео – Перекрестное опыление ветром

Рано весной в широколиственном лесу еще издали бросается в глаза с лиловыми цветками медуница лекарственная (мдуница неясная)(Pulmonaria officinalis или P. obscura ) (рис. 136), семейство бурачниковые (Boraginaceae). Медуница – растение, обладающее ярко выраженным подснежным развитием. Цветочные почки после созревания плодов отмирают. Вегетативные побеги не обладают подснежным развитием, они ассимилируют летом при полном затенении, сохраняясь в зеленом виде до глубокой осени.

Только что раскрывшиеся цветки имеют ярко-розовую окраску, в дальнейшем она становится фиолетовой, и наконец, синей. Здесь имеет место изменение реакции клеточного сока от кислой (розовая окраска) к щелочной (синяя окраска). За это свойство цветков менять свою окраску в народе называют медуницу «Иван-да-Марья». Такое название имеют растения с двойной окраской венчика. Цветки медуницы обладают еще одной интересной особенностью. Они имеют так называемую гетеростилию, или разностолбчатость, своеобразное приспособление, обеспечивающее растениям перекрестное опыление. Если сравнивать цветки медуницы, то более крупные имеют длинный столбик и короткие ты-

чинки, доходящие лишь до середины трубки венчика, другие же, менее крупные цветки снабжены длинными тычинками, достигающими почти зубцов венчика и коротким пестиком. На одном стебле медуницы располагаются цветки лишь одного типа. Цветы медуницы с нектаром, выделяемым четырехлопастной железкой под завязью. При самоопылении, а также при опылении пыльцой других экземпляров той же формы, плоды не развиваются. Если же искусственно задержать посещение цветов насекомыми, то плоды также не образуются. Отбор насекомых-опылителей производится расположением нектара в самом основании трубки венчика, вследствие чего его могут достать только такие насекомые, у которых хоботок не короче 8 мм. Перекрестное опыление производится шмелями и бабочками.

На фоне ярких цветов ранневесенников рано весной выделяется своими перезимовавшими темнозелеными листьями копытень европейский(Asarum europaeum ) (рис. 18). Цветение у копытня начинается очень рано, как только его темно-красные цветки покажутся из почек, находящихся непосредственно на корневищах, лежащих на земле. Цветы невзрачны и малозаметны под листьями. Они имеют трехчленный околоцветник, нижняя завязь и 12 тычинок, которые первоначально отогнуты книзу; в центре помещается столбик с широким 6-лопастным рыльцем. В цветке наблюдается одновременное созревание половых органов. Рыльце копытня бывает готово для восприятия пыльцы значительно раньше, чем раскрываются пыльники, даже до того, как раскроется сам цветок. До раскрытия цветка, когда листочки околоцветника еще соединены, в щели между ними проникают различные мелкие мушки и, если они побывали до этого на другом цветке и испачкались в его пыльце, опыляют цветок. Насекомых, по-видимому, привлекает в цветке копытня своеобразный перечный запах, присущий всем частям растения. В дальнейшем при созревании пыльников, листочки околоцветника расходятся, насекомые пачкаются в пыльце и, опсыпанные ею выбираются наружу и перелетают на соседний цветок.

В начале цветения у копытня бывают отогнуты вниз, впоследствии же по мере отцветания они меняют свое положение и, выпрямляясь, соприкасаются своими пыльниками с лопастями рыльца. В результате происходит самоопыление, которое здесь является резервным. Цветки копытня обладают высокой плодовитостью.

Семена распространяются муравьями, которые съедают мясистый придаток, не трогая само семя, и растаскивают их по всему лесу. В народе копытень называют лесным перцем, за легкий приятный аромат свежерастертых листьев, а англичане его зовут диким имбирем.

В широколиственных лесах часто встречаются также пролесник многолетний (Mercurialis perrenis ) (рис. 25) из семейства молочайных, но без млечного сока. Несмотря на свое раннее развитие, которое начинается еще с осени и продолжается под снегом зимой, пролесник сохраняет зеленые листья до глубокой осени и летом господствует в травяном покрове леса. Ранней весной на ее еще невысоких стеблях в пазухах листьев бывают заметны длинные, несколько согнутые сережки, состоящие из мелких, невзрачных цветков. Они однополые. Мужские цветы состоят из трехраздельных околоцветников и 9-12 тычинок, а женские имеют двухгнездную завязь с двумя нитевидными столбиками и клейкими рыльцами. Пролесник двудомное растение, мужские и женские цветы находятся на различных экземплярах, так как пролесник прекрасно размножается при помощи подземных корневищ, он всегда растет большими зарослями-клонами; одни из них являются мужскими, а другие – женскими. Пролесник опыляется при помощи ветра, поэтому ее цветки лишены нектара и аромата, они невзрачные.

В истории ботаники пролесник известен тем, что он был одним из первых объектов опытов Р. Камерариуса в 1691 году по доказательству существования пола у растений. Почти все части пролесника ядовиты.

Наиболее широко распространенными раннецветущими растениями широколиственного леса являются вереницы, хохлатка, чистяк, гусиные луки.

Ветреница лютичная (Anemone ranunculoides ) (рис. 139) представляет собой корневищное растение с невысоким тонким стеблем, несущим мутовку из трех тройчаторассеченных листьев, которые отличаются от листьев, отходящих от корневища, только короткими черешками. Зацветает в конце апреля – начале мая; к концу мая надземные части растения отмирают и под землей остаются лишь корневища, состоящие из утолщенных коротких члеников.

Цветки одиночные или в числе двух (редко более), на длинных цветоножках, правильные. Околоцветник простой, венчиковидный из 5 ярко-желтых, снаружи опушенных лепестков. Тычинки и пестики многочисленные.

Когда после снегосхода коленчато-изогнутый стебель пробивается сквозь почву и лесную подстилку, листья защищают бутон цветка с простым околоцветником, выполняя роль чашечки. Ветреницы подобно всем раннецветущим растениям обладают подснежным развитием. Осенью на верхушке корневища в почве можно видеть все части растения, которые разовьются весной, но для нормального развития растения требуется длительное воздействие низких температур. Рост почки начинается в январе, в феврале на побегах можно видеть сформированные бутоны, в марте растение выходит из почвы и развивается под снегом. В середине апреля стебли со свернутыми листьями и развитыми бутонами имеют 3 см длины.

Цветет ветреница лютичная в пригороде г. Чебоксар в третей декаде апреля – первой декаде мая, в июне надземные части растения отмирают, а заложившиеся почки впадают в состояние покоя. За этот короткий срок в корневище откладываются питательные вещества, благодаря которым становится возможным раннее цветение. В цветке ветреницы лютичной образуются большое количество пыльцы, за которой прилетают пчелы, шмели и другие насекомые. Ночью и в плохую погоду цветки закрываются и поникают, это защищает пыльцу от сырости.

Сходными биологическими особенностями характеризуются ветреница дубравная, цветки которой имеют белую окраску и больше по размеру (крупнее). Ветреница дубравная в Чувашии является охраняемым растением, так как ее численность ежегодно сокращается в лесах вокруг больших населенных пунктов.

В наших лесах широко распространены гусиный лук желтый (Gagea lutea ) (рис. 140) и гусиный лук малый(G. minima ) семейство лилейные (Liliaceae ), зимующим органом которых является луковица. У гусиного лука желтого осенью на луковицах имеются маленькие побеги. Весеннее развитие начинается в январе; в конце февраля листочки пробивают опавшие листья и соприкасаются со снегом; ко времени снегосхода листья имеют зеленую окраску и достигают до 10 см длины. Хлорофилл образуется под снегом в конце зимы. До распускания соцветия защищено двумя стеблевыми листьями; прикорневой лист имеет шиловидную верхушку, пробивающую лесную подстилку. Цветки гусиного лука не имеют запаха, закрываются на ночь и в пасмурную погоду. При основании листочков околоцветника имеются нектарники. Перекрестное опыление при помощи пчел и жучков возможно только вначале цветения, благодаря слабой протерогонии. Ко времени созревания плодов – трехгранных коробочек, стебель поникает до земли. Это облегчает доступ к семенам муравьев, которые растаскивают семена, имеющие маслянистые придатки.

Гусиный лук малый отличается меньшими размерами, двумя луковицами и иными условиями существования, т. е. в пониженных местах рельефа.

Рис. 139. Ветреница лютичная Рис. 140. Гусиный лук желтый

(Anemone ranunculoides ) (Gagea lutea )

Спутником гусиного лука в широколиственных лесах являют-

ся хохлатки(Corydalis ). В лесах Чувашии распространены 3 вида: хохлатка Галлера(C. Halleri ) (рис. 141), хохлатка средняя (C. intermedia )и х. Маршалла(C. Marschalliana ) семейство дымянковые (Fumariaceae ). Они широко встречаются всюду, где растут дубы и подобно другим раннецветущим растениям, характеризуются подснежным развитием. Клубнелуковицы прорастают осенью, в течение первой половины зимы находятся в состоянии покоя, а в феврале трогаются в рост. Первый лист хохлатки Галлера и средней отличаются от остальных, сильно изрезанных листьев. Он имеет светлую и заостренную верхушку. Первоначально все соцветие защищено листом, пробивающим сквозь почву. Зигоморфные цветки собраны в соцветие – кисть и издает аромат. Нектарник скрытый в глубине длинного шпорца верхнего лепестка, и опыление производится длиннохоботными пчелами; шмели и муравьи часто прогрызают шпорец, собирая нектар. Семена распространяются муравьями, поедающими мясистые придатки.

Надземные побеги в конце мая полностью отмирают, в почве остается клубнелуковица, которая ежегодно обновляется. У хохлатки смена клубнелуковицы начинается еще до цветения растения. Если ранней весной, когда хохлатка только начинает разви-

ваться, сделать срез через клубень, то в середине старого клубня можно заметить белое колечко нарастающегося нового молодого клубня. Это колечко будет постепенно утолщаться и к разгару цветения хохлатки превратится в новый клубень. В прошлогоднем клубне расходуются питательные вещества на развитие растения, позднее совсем вытесняются нарастающими изнутри новым клубнем. Новая клубнелуковица прикрывается отмершим прошлогодним.

Рис. 141. Хохлатка Галлера.

1 – цветонос и пластинка листа, 2 – клубнелуковица в разрезе, 3 – цветок,

4 – цветок (увеличенный)

Процесс смены клубнелуковицы хохлатки, а также чистяка можно проследить на одной экскурсии, только для этого надо отыскать как цветущую, так и начинающие только развиваться особи и, уловив на них отдельные моменты наблюдаемого явления.

Клубнелуковицы хохлатки имеют стеблевое происхождение.

Клубни чистяка (Ficaria verna ) (рис. 142) представляют собой утолщенные придаточные корни. Во время цветения чистяка насекомых мало, поэтому растение размножается главным образом вегетативно. Вегетативное размножение происходит при помощи корневых клубней и выводковых почек, образующихся в пазухах листьев. Вскоре после отцветания образуются единичные плоды, и все растение желтеет и отмирает в первой половине июня. В течение лета чистяк находится в состоянии покоя. Его развитие начинается в сентябре-октябре, когда прорастают стеблевые бульбочки и корнеклубни. Однако даже в теплую, продолжительную осень дальнейшего развития не происходит, т. е. для нормального развития чистяка требуется промораживание клубней. С ноября по январь наблюдается зимний период покоя, а в январе под снежным покровом почки трогаются в рост. Каждый побег, развивается из клубня, имеет форму клина, который пробивает землю благодаря футляру из кожистых бесцветных листочков. В конце января побеги появляются на поверхность почвы и покровные листочки прекращают рост. В марте начинается развертывание настоящих листьев, а в середине апреля стебли достигают 5-6 см в длину и имеют слабо позеленевшие листочки и бутоны.

Цветы одиночные на длинных цветоножках, актиноморфные, с двойным околоцветником. Чашечка из трех желтовато-зеленых листочков, опадающих вскоре после распускания цветка. Венчик из 6-14 золотисто-желтых блестящих лепестков. У основания лепестка нектарная ямка, прикрытая маленькой, двулопастной чешуйкой. Тычинки и пестики многочисленные. Опылителей у чистяка много: его нектар доступен для мух. Многие весенние насекомые кормятся на желтых цветках чистяка: мухи, пчелы, жуки и др.

На ночь цветки чистяка закрываются. Лепестки смыкаются и в дождливую погоду. Пыльца защищена от сырости. Органы размножения цветка не страдают от ночных холодов. Семена чистяка разносят муравьи.

Рано весной у чистяка уже можно найти зачатки новых клубней. В это время они появляются под землей в виде маленьких выростов в нижней части стебля. К началу зацветания растения они значительно подрастают. К моменту цветения чистяка белые выросты превращаются в новые клубни, резко выделяющиеся среди прошлогодних клубней. Клубни прошлого года тоже изменяются, питательные вещества расходуются на развитие растения и клубни из твердых делаются постепенно мягкими, а позднее совсем сморщиваются и сгнивают. Для следующего года питательные вещества откладываются в новых клубнях.

Рис. 142. Чистяк весенний (Ficaria verna )

В пазухах расширенных черешков листа чистяка формируются грязно-желтые почки, похожие на клубни. Они заполнены запасом питательных веществ. Когда чистяк отцветает и начинают вянуть, почки выпадают из листовых пазух. Потоки дождевой воды могут далеко унести их от материнского растения; чистяк расселяется. Но многие почки останутся на месте, и за их счет расширяется заросль чистяка.

Чешуи, покрывающие побеги и корневища Петрова креста – видоизмененные листья. В них есть полости, открывающиеся наружу узкими щелями. Предполагают, что эти полости служат для испарения воды: особые приспособления к условиям подземной жизни. Цветки Петрова креста неправильные. Опыляют насекомые – шмели, которые обеспечивают перекрестное опыление. Раньше в цветке созревает рыльце, чем тычинки, пыльников которых еще долгое время остаются замкнутыми. В это время цветки могут опыляться пыльцой, доставляемой шмелями с других более развитых экземпляров. Затем подрастают тычинки, а столбик, ранее крючковидно загнутый, выпрямляется, благодаря чему рыльце отодвигается от пыльников. В этой стадии прилетающее насекомое сначала встречает на свеем пути рыльце, и оставив на нем часть принесенной пыльцы, достигает пыльников. Эти пыльники сомкнуты в виде шипчиков и, раздвигая их, насекомое пачкается в пыльце. Если многие цветы Петрова креста остаются неопыленными насекомыми, то ко времени отцветания столбик завядает, подрастающие тычиночные нити выставляют пыльники за край венчика и пыльцу может перенести ветер на соседнее более молодые цветки той же кисти, с еще не завядшим пестиком. Это является своего рода резервом на случай, если цветки остались, не посещенными шмелями и в пыльниках сохранилось достаточное количество пыльцы.

Петров крест образует большое количество мельчайших семян. Их рассеивает ветер. Лишь немногие из семян дадут новые растения: и не всегда корешки проростка достигают корня живого лиственного дерева.

Как было отмечено выше, у растений, характеризующихся способностью вегетировать и цвести ранней весной, существует определенная зависимость между скоростью их развития и осенней подготовкой зимующих почек. Раньше зацветают растения, у которых в зимующей почке имеется вполне сформировавшийся цветок.

Рано весной, даже люди, которые не знакомые с ботаникой, обращают внимание на ранние цветки мать-и-мачехи (рис. 143) (Tusillago farfara ), семейство сложноцветные (Asteraceae), расцветающие еще до полного удаления снежного покрова в начале апреля, на южных хорошо прогреваемых, защищенных местах. Мать-и-мачеха встречается повсеместно. Соцветия – корзинки сидят на едва возвышающихся над землей толстых бледно-зеленых стеблях, покрытых розоватыми чешуйчатыми листочками. Настоящие листья у мать-и-мачехи появляются позже. В земле находятся сочные мясистые корневища с запасом питательных веществ, образованных прошлогодними листьями. На корневище имеются маленькие чешуйки.

Как только сходит снег, из нескольких почек корневища поднимаются цветочные побеги. Обычно мать-и-мачеха массово зацветает сразу после снегосхода. Соцветия мать-и-мачехи полностью сформированы в конце лета и располагаются они почти у поверхности почвы. Некоторые ботаники считают, что генеративный побег, сформированный в прошлом году, весной заканчивает свое развитие. После цветения из других почек корневища вырастают новые побеги, но уже без цветов, а с большими зелеными листьями. Эти листья будут в течение лета синтезировать органические вещества, которые обеспечат растению возможность цветения будущей весной. В ясную солнечную погоду соцветия поворачиваются в сторону солнца, к вечеру и в пасмурную погоду корзинки поникают, а листочки обертки выпрямляются, так что все соцветие замыкается. Это способствует сохранению пыльцы, еще не успевшей высыпаться из треснувшихся пыльников. Цветы опыляются насекомыми, вблизи завязи выделяется нектар, пыльца клейкая, рыльца созревают раньше пыльников. Мать-и-мачеха является первым медоносом и лекарственным растением. При закрывании и открывании цветка возможно самоопыление.

Таким образом, корневище мать-и-мачехи выполняют две функции: 1) как вместилище запасных питательных веществ; 2) орган вегетативного размножения, они располагаются в несколько ярусов, на разной глубине.

1 б

1а

Рис. 143. Мать-и-мачеха (Tusillago farfara )

1 – листья (с верхней стороны – справа (б), с нижней – слева (а)), 2 – общий вид цветущего растения, 3 – соцветие корзинка, 4 – трубчатый цветок, 5 – язычковый цветок, 6 – плодоносящая корзинка, 7 – семя с хохолком

Ранней весной на разрыхленных участках леса и по обрывам появляются сочные красновато-бурые весенние спороносные побеги хвоща полевого (Equisetum arvense ) (рис. 144). В весеннем побеге почти нет хлорофилла, он растет и образует споры за счет питательных запасов подземного побега – корневища и клубеньки

ков на нем. При помощи простого опыта, иодной реакции, можно убедиться, что клубеньки хвоща богаты крахмалом. От основного подземного корневища отходят ветви, которые дают однолетние надземные побеги. Корни выходят из узлов подземных осей и сильно разветвляются.

Рис. 144. Хвощ полевой (Equisetum arvense ):

1 – летний побег, 2 - весенние спороносные побеги с корневищем и клубеньками, 3 – спорофилл со спорангиями, 4 – спора с развернутыми элатерами, 5 – узел стебля со сросшимися листьями

Подземные и надземные стебли состоят из полых внутри междоузлий, отделенных одно от другого поперечными перегородками. Спороносные побеги развиваются еще с осени и весной только разрастаются; они оканчиваются колоском спорофиллов, т. е. видоизмененных, несущих спорангии листьев. Спорангии имеют вид шестиугольных чешуй, на ножках; они располагаются тесными мутовками и с нижней стороны несут по 5 мешковидных спорангиев, однослойная стенка, которых при созревании лопается продольной трещиной. Созревшие споры зеленого цвета, они содержат хлорофилл и бывают шаровидной или яйцевидной. Наружный слой их оболочки принимает вид двух спирально завитых вокруг тела лент, которые во влажном воздухе скручиваются, а в сухом расправляются; они называются пружинками или элатерами и служат для сцепления спор друг с другом; так как спроы дают при прорастании однополые заростки, то сцепление спор обеспечивает близкое соседство женских и мужских заростков, что весьма важно для обеспечения оплодотворения. Заростки листовидны, зеленого цвета, разветвлены или рассечены неправильно, мужские заростки мельче женских. На заростке развиваются антеридии и архегонии, сходные с таковыми у папоротников.

Спороносные побеги хвоща полевого могут быть до 30 см высоты, светло-красновато-бурого цвета с длинными междоузлиями, беловатыми колокольчатыми влагалищами, с 8-12 ланцетными, острыми темно-бурыми зубцами; толщина побегов от 3 до 5 мм. Спороносные колоски 3,5 см длины с ясно заметной осью.

Бесплодные побеги хвоща бороздчатые, шереховатые, с цилиндрическими, неплотно прилегающими светло-зелеными листовыми влагалищами, несущими 12-18 треугольноланцетных черноватых с белой каймой зубцов.

На подземных побегах образуются клубневидные вздутия. Выкопать корневище хвоща, рассмотреть и зарисовать.

Задания и порядок работы

I. Весенние явления в жизни древесных растений.

1. Определить дату начала сокодвижения у клена остролистного и березы. Сокодвижение у клена остролистного и березы отмечают датой, когда у 2-3 деревьев (взрослые) из заранее сделанного прокола или надреза в коре до древесины (на высоте 1,5 м с южной стороны) впервые появляются капли сока. Прокол следует сделать в начале марта у клена, в середине марта у березы, Чтобы зафиксировать сокодвижение, надо каждый день навещать эти деревья. После регистрации начала сокодвижения отверстие надо замазать садовым варом или глиной.

2. Отметить сроки набухания почек у разных древесных пород.

3.Определить дату начала и полного облиствениия деревьев и кустарников. Облиствение отмечается датой, когда у 2-3 растений данного вида на побегах появляются первые листья с уже развернувшейся листвой пластинкой.

4. Выделить цветущие деревья и кустарники:

а) до распускания листьев;

б) одновременно с распусканием листьев;

в) после распускания листьев.

Чем объяснить цветение ветроопыляемых деревьев и кустарников до распускания листьев?

г) начало цветения: отмечают день, когда у 2-3 экземпляров данного вида появляются цветки с полностью раскрывшимся венчиком у насекомоопыляемых видов или начинают пылить пыльники у ветроопыляемых;

д) массовое цветение наблюдается тогда, когда зацвело не менее 50% растений данного вида;

е) конец цветения отмечают по последним цветущим 2-3 экземплярам.

5. Выявить способы опыления деревьев и кустарников.

6. Изучить особенности цветения ветроопыляемых цветков:

Образование многочисленных тычиночных соцветий, раскачивающихся от ветра;

Обильное образование сухой и мелкой пыльцы с гладкой оболочкой (рассмотреть под микроскопом);

Образование однополых цветков и соцветий у однодомных и двудомных деревьев и кустарников;

Строение тычиночных и пестичных цветков, слабое развитие околоцветников или замена его прицветными чешуйками, невзрачная окраска цветков, отсутствие нектара;

Образование крупных, ветвистых или снабженных волосками липких рылец, улавливающих пролетающую пыльцу;

Сравнить цветки и соцветия ольхи и орешника, тополя и клена остролистного, березы и дуба, зарисовать их;

Собрать коллекцию – гербарий цветущих веток деревьев и кустарников.

7. Изучить строение тычиночных и пестичных цветков и соцветий различных видов ивы и зарисовать:

Проследить и описать поведение пчел и шмелей на цветках ивы;

Собрать гербарий цветущих веток ивы.

8. Рассмотреть и зарисовать строение пестичных, тычиночных и обоеполых цветков клена остролистного и отметить:

а) способ опыления;

б) какие насекомые опыляют.

9. Рассматривая распускающиеся почки у клена остролистного, сирени, липы, яблони, шиповника установить происхождение почечных чешуй. Выяснить, у всех ли растений почечные чешуи одинакового происхождения (объяснение в тексте). Зарисовать переход почечных чешуй у клена, липы, яблони, шиповника.

10. Рассмотреть строение почки и проследить рост побега в длину. Отметить 5 побегов этикетками или цветной ниткой в начале его появления из почки и измеряют сантиметровой линейкой его прирост в длину вначале весны через 3 дня, а затем 5, когда будет видно, что прирост в длину почти прекратился. Следует отметить продолжительность (в днях) роста элементарного побега весною, а также срок окончания прироста в длину.

11. Наблюдать как происходит рост листовой пластинки и сколько времени растет. Для этого на контрольных побегах берут под наблюдение 5 листьев, сразу после выхода их отмечают цветными нитками, на пластинке наносят равномерно сеточку тушью, примерно через 1 мм, в последующем ежедневно наблюдают увеличение расстояний между черточками.

Можно сантиметровой линейкой измерять длину черешка и пластинки листа. Данные заносят в дневник наблюдений и затем подсчитывают продолжительность роста листьев в днях. Нетрудно убедиться, что увеличение размера листьев происходит лишь в течение небольшого отрезка времени, причем удлинение черешка продолжается обычно дольше, чем увеличение размеров пластинки того же листа, чем обеспечивается образование листовой мозаики.

12. Одновременно с наблюдением роста побегов и листьев проследить изменение окраски листьев после выхода из почки и другие приспособления для предохранения от неблагоприятных явлений весны. Изготовить феногербарий листьев дуба, орешника, клена остролистного, березы, где будут видны все изменения формы, величины, цвета и другие особенности листьев, возникающие с возрастом.

13. Найдите на почве проростки разных древесных растений. Сравните семядоли клена остролистного, дуба, рябины, липы с листьями взрослой генерации. Зарисуйте проростки обнаруженных деревьев.

II. Весенние явления в жизни многолетних травянистых растений

1.Выяснить, благодаря каким условиям происходит подснежное развитие растений:

Каково состояние почвы рано весной (мерзлая, полумерзлая, талая)?

Какова обеспеченность почвы влагой?

Какова температура поверхности почвы под снегом?

2. Осторожно, чтобы не повредить растения и проростки очистить от снега участок 50×50 см и выяснить способы прорастания и выхода на поверхность побегов ранневесенних растений:

Зарисовать проростки всех видов растений, показав на рисунке формы проростков и все их органы, обратив внимание на морфологические особенности первых листочков;

Описать окраску проростков;

Отметить высоту проростков, количество листочков, опушенность и т. д.

3. Определить в какой фазе цветения находится растение в данный момент. Разобрать строение цветков травянистых раннецветущих растений: ветреницы, лютика кашубского, хохлатки, гусиного лука, медуницы, копытня, мать-и-мачехи, пролесника многолетнего. Описать строение цветков и зарисовать внешний вид; назвать способы опыления. Написать формулы цветков.

4. Наблюдать посещение цветков раннецветущих травянистых растений насекомыми:

Изменение окраски венчика у медуницы;

Явление гетеростилии у медуницы и первоцвета;

Выделение нектара в основании венчика цветков;

Виды насекомых, посещающих цветки раннецветущих;

Интенсивность посещений розовых и голубых цветков медуницы. Для этого выделить 2 группы наблюдателей, одна – ведет наблюдение за розовыми цветками, другая – за голубыми в единицу времени. Затем подводятся итоги и делается вывод.

5. Выявить причину раннего цветения у травянистых растений широколиственного леса.

6. Описать и зарисовать подземные органы: корневища у мать-и-мачехи, копытня, пролесника; луковицу у гусиного лука, корневые клубни у чистяка; клубнелуковицу у хохлатки.

7. Определить видовой состав раннецветущих травянистых растений широколиственного леса.

III. Ознакомиться со строением и биологией хвощей.

IV. Выявить раннецветущие осоки и злаки и изучить особенности их строения.

Примечание . Во время экскурсий по наблюдению сезонных изменений необходимо вести дневник. Все полевые записи обязательно делать аккуратно на месте работы простым карандашом или шариковой ручкой без черновиков. Ручку, лупу для удобства привязать на шнурке и надеть на шею.

Фенофазы отмечают такими значками:

Вегетация до цветения.

ˆ бутонизация.

) зацветание.

О полное цветение.

(отцветение.

Незрелые плоды.

Вегетация после цветения.

Примерная схема описания цветка: тип и вид соцветия. На цветоножке или сидячий, правильный (актиноморфный) или неправильный (зигоморфный); обоеполый или однополый. Околоцветник простой или двойной. Чашечка (Са) 6 число, расположение чашелистиков, раздельная, сростнолистная, опушенная, голая.

Венчик (Со): число и расположение лепестков, раздельно- и сростнолепестный. Форма венчика. Окраска.

Андроцей (А): число тычинок, их форма, расположение, свободные, сросшиеся.

Гинецей (G): число пестиков, расположение в цветке. Цветоложе (выпуклое, плоское, вогнутое), положение завязи (верхняя, нижняя, среднее и т. д.).

Приспособления к перекрестному опылению: гетеростилия – разностолбчатость, ветроопыление, насекомоопыление, самоопыление.