Распространение плодов и семян
1. Что такое семя? 2. Какова роль семян в жизни растений? 3. Какую роль выполняют плоды в жизни растений?
Распространение семян - необходимое условие для существования и процветания растений. В процессе эволюции у плодов и семян возникло множество приспособлений для их распространения ветром, водой, животными, человеком, саморазбрасыванием.
Распространение семян с помощью ветра
Семена ивы, тополя, осины, покрытые белыми пушистыми волосками, распространяются ветром на большие расстояния [ 112]. Ветром разносятся на своих «парашютиках» и плодики одуванчика.
Плоды березы, ясеня, клена имеют крыловидные выросты. Они, как правило, висят на ветвях деревьев до поздней осени или даже до зимы. Лишь после полного опадания листьев сильный ветер может сорвать эти плоды и унести далеко в сторону от дерева, на котором они созрели.
Распространение семян водой
Водой распространяются плоды и семена не только водных, но и некоторых наземных растений. Ольха часто растет по берегам рек; ее плоды, попадая в воду, не тонут. Течение уносит их далеко от материнских растений.
Плоды кокосовой пальмы с одного острова на другой переносят морские течения.
Распространение семян саморазбрасыванием
Это явление можно наблюдать у многих растений . Например, если задеть плод растения недотрога, то его створки разрываются, скручиваются и с силой разбрасывают семена. То же самое происходит и с плодами гороха и фасоли. Поэтому их собирают, не дожидаясь полного высыхания створок плода, иначе они выбросят семена, и урожай погибнет.
Разбрасывание семян можно наблюдать также у акации, мака, виолы и других растений. Расстояние, на которое отбрасываются семена, обычно не превышает 15- 20 см, поэтому такой способ распространения значительно уступает другим.
Распространение семян с помощью животных и человека
Семена и плоды многих растений иногда невольно распространяют животные и люди . Плоды таких растений, как лопух или череда, снабжены острыми зубчиками и крючками. С их помощью эти плоды прицепляются к шерсти животных или к одежде людей, которые и разносят их на значительные расстояния.
При перевозке грузов к мешкам или тюкам могут прилипнуть или прицепиться плоды и семена некоторых растений. При разгрузке они попадают на землю, прорастают, и выросшие из них растения часто находят на новых территориях хорошие условия для жизни. Так из Европы в Америку в свое время был завезен подорожник - обычное растение тропинок и дорог. Коренные жители Америки - индейцы - называют подорожник «следом белого человека». А злейший сорняк наших южных полей, вызывающий у многих людей тяжелые аллергические реакции, - амброзия и широко известная ромашка пахучая были завезены к нам из Америки.
Сочные плоды рябины, бузины, брусники, черники, черемухи и других растений поедают животные, в основном птицы. Находящиеся в них семена защищены твердой оболочкой, поэтому они не перевариваются и вместе с пометом выбрасываются иногда на очень далеком расстоянии от мест их созревания.
Одно из важных свойств плодов и семян - расселение растений на новые территории. Плоды и семена распространяются по воздуху и воде, а также с помощью животных и человека. У некоторых растений выработались специальные приспособления к саморазбрасыванию семян. Растения недотрога, карагана («желтая акация»), «бешеный огурец» (рис. 165) как бы стреляют своими семенами. Такие растения называют баллистами (от лат. «баллиста» - машина для метания). У недотроги (рис. 166) и караганы семена разлетаются при растрескивании и скручивании створок плодов. У «бешеного огурца» в созревающих плодах накапливается слизь. Стоит животному или человеку дотронуться до плода, как в него под большим давлением выбрасывается липкая слизь вместе с семенами.
Рис.
165.
«Бешеный
огурец»
Рис.
166.
Плоды
недотроги
Распространение
плодов и семян с помощью воздуха.
На
односеменных плодах многих деревьев
(береза, клен, ясень) образуются крылышки,
а на односеменных плодах одуванчика
(рис. 167), мать и мачехи, бодяка - пушистые
парашютики. С их помощью семянки могут
пролетать по ветру десятки и даже сотни
метров. Таким же способом распространяются
мелкие семена с пушистыми хохолками у
тополя, ивы, иван чая.
Рис.
167.
Семена
и плоды, распространяемые ветром.
Мак, белена и некоторые другие растения во время порыва ветра пригибаются к земле, а затем с силой выпрямляются и рассеивают семена через отверстия коробочек (рис. 167).
Распространение плодов и семян с помощью воды. У растений, растущих в водоемах или по их берегам (кувшинки, стрелолисты, частухи, рдесты), плоды и семена обычно распространяются по воде. Они не смачиваются водой и не тонут, благодаря имеющимся выростам или воздушным полостям. У некоторых растений плоды могут плавать несколько недель или даже месяцев (стрелолист, ольха, осока, вех) (рис. 168). Орехи кокосовой пальмы путешествуют на огромные расстояния по соленой морской воде.
Рис.
168.
Семена
и плоды, распространяемые водой
Плоды
некоторых растений, не имеющие
приспособлений к удержанию на воде,
могут распространяться дождевыми
потоками.
Распространение плодов и семян животными. Сочными плодами рябины, калины, вишни, малины питаются многие птицы и звери (рис. 169). В их пищеварительных органах мякоть плодов переваривается, а семена, защищенные плотной кожурой, вместе с пометом удаляются наружу и рассеиваются в окружающем пространстве.
Рис.
169.
Плоды,
распространяемые животными
Некоторые
птицы (сойка) и звери (белки, мыши,
бурундуки) питаются крупными сухими
плодами (орехами и желудями) и запасают
их на зиму. Перетаскивая сухие плоды в
кладовые, животные часто теряют их по
дороге и нередко потом не находят свои
запасы.
Немалая роль в распространении семян принадлежит муравьям. У копытня, фиалок, чистотела семена имеют сочные выросты придатки (рис. 170). Такие семена муравьи сборщики тащат в муравейник, но часто теряют по дороге.
Рис. 170. Семена, распространяемые муравьями У некоторых растений плоды и семена имеют разнообразные прицепки. Они цепляются к шерсти животных и те поневоле переносят их на различные расстояния. Таким способом распространяются плоды череды, гравилата и колючие соплодия лопуха (рис. 169).
Мелкие семена подорожника способны ослизняться и прилипать к подошвам ног животных и человека. Семена некоторых растений распространяются вместе с илом, частицами сырой почвы, прилипающими к телу животных.
Часто невольным переносчиком плодов и семян становится человек.
Человек в результате хозяйственной деятельности вместе с культурными растениями нередко высеивает и сорные. Кроме того, некоторые плоды и семена могут путешествовать на транспорте.
Биологическая роль распространения плодов и семян.
Обращали ли вы внимание на то, как растут растения вокруг вас и почему не существует какой-то зональности и исчерченности в их расположении (например, в одном месте полоса тополей, чуть дальше полоса одуванчиков, за ними – шиповника или сирени). Мы видим, что вся растительность вокруг нас «перемешана», своего рода некий винегрет. А что же способствует этому? Каким образом семена растений могут перемещаться? Теоретическая база Жизнеспособность и разнообразие растительного мира зависят от способности видов к расселению. Родительское растение всю жизнь прикреплено корнями к одному месту, следовательно, его потомству надо найти другое. Эта задача по освоению нового пространства была возложена на семена и плоды. Во-первых, пыльца должна попасть на пестик цветка того же вида, т.е. должно произойти опыление. Во-вторых, пыльцевая трубка должна достигнуть семяпочки, где сольются ядра мужской и женской гамет. Наконец, зрелому семени предстоит покинуть родительское растение. Вероятность того, что семя прорастет и всход успешно приживется на новом месте, составляет ничтожную долю процента, поэтому растения вынуждены полагаться на закон больших чисел и рассеивать как можно большее количество семян. Последний параметр в общем пропорционален их шансам на выживание. Очень редко семена прорастают на самом растении, как это наблюдается у так называемых живородящих представителей мангровых лесов. Гораздо чаще семена или плоды с заключенными в них семенами полностью теряют связь с материнским: растением, и начинают самостоятельную жить где-то в другом месте. Часто семена и плоды падают недалеко от материнского растения и здесь же прорастают, давая начало новым растениям. Но чаще всего животные, ветер или вода уносят их на новые места, где они, если условия окажутся подходящими, могут прорасти. Так происходит расселение - необходимый этап в семенном размножении. Благодаря расселению происходит постепенное расширение площади, занимаемой данной популяцией или даже видом. Именно благодаря этому многие виды могли захватить те огромные площади, которые они занимают. Но этим не ограничивается значение расселения. Как писал еще Ч. Дарвин, оно облегчает перекрестное опыление. Кроме того, расселение дает возможность виду занимать разнообразные местообитания, что имеет большое значение для процесса образования новых популяций и рас. Благодаря расселению обогащается состав растительных сообществ и тем самым повышается разнообразие жизни. Наконец, благодаря расселению осваиваются новые территории, освободившиеся из-под воды, после пожара, вулканического извержения, а также вновь возникшие острова. Плоды и семена, распространяемые ветром. У некоторых растений легкие плоды или семена разносит ветер, например пылевидные семена орхидных или плоды с крыльями, которые иногда образуются за счет частей околоцветника, как у клена, например. У многих представителей сложноцветных, например, у одуванчиков, пушистых похожий на парашют пучок ворсинок способствует парению легкого плода в воздухе. У некоторых растений крыло или пучок волосков несет не плод, а само семя, у льнянки, в частности семена крылатые, а у кипрея с хохолком. У ив и тополей вся семенная кожура покрыта как бы войлоком. У видов перекати-поле все растение (или его часть) гонится по земле ветром, рассыпая при этом семена. Плоды и семена, распространяющиеся разбрасыванием. Некоторые растения «выстреливают» свои семена. Так, у недотроги их выбрасывают на некоторое расстояние внезапно разделяющиеся створки коробочек. У гаммамелиса, когда плод высыхает, эндокарпий сжимается, разбрасывая семена с такой силой, что они могут пролетать до 15 м. В противоложность этим активным способам распространения семена и плоды многих растений просто опадают на землю и затем перемещаются более или менее пассивно, в частности периодически действующими агентами, например, паводками. Плоды и семена, распространяемые водой. Плоды и семена многих видов, особенно произрастающий в водоемах или вблизи них, способны плавать. Это объясняется наличием в них либо особых воздушных камер, либо рыхлых тканей с заполненными воздухом межклетниками. Некоторые плоды специально адаптированы к распространению океаническими течениями, например у кокосовой пальмы; именно поэтому она быстро заселяет почти все относительно недавно возникшие в Тихом океане атоллы. Дождь тоже является обычным агентом распространения плодов и семя; он особенно важен для растений, растущих на склонах гор и холмов. Плоды и семена, распространяемые животными. Сладкие и часто яркоокрашенные мясистые плоды – несомненно, свидетельство коэволюции животных и растений. В большинстве случаев те из них, у которых значительная часть перикарпия мясистая (например, слива, малина, кизил, виноград), поедаются позвоночными (обычно млекопитающими или птицами), и тогда содержащиеся в них семена, проходя пищеварительный тракт или отрыгиваясь животным, оказываются на большом расстоянии от места, где они были проглочены. Иногда неполное переваривание, размягчающее семенную кожуру, способствует прорастанию семян. Созревая, мясистые плоды претерпевают ряд характерных изменений под действием гормона этилена. В них увеличивается содержание сахара, ткани размягчаются за счет разрушения пектиновых веществ, а зеленоватый, как у листьев, незаметный цвет сменяется ярко-красным, желтым, синим или черным. Семена некоторых растений, особенно в тропиках, имеют яркоокрашенные мясистые придатки. Их сочность и окраска способствуют, как и плодов, распространению семян позвоночными. Часто зеленая или маскирующая окраска незрелых плодов в определенной степени защищает их от преждевременного поедания животными. При этом они могут быть неприятными на вкус, как очень кислые незрелые вишни, что также отталкивает животных. Изменением окраски при созревании плодов растение «сигнализирует» об их съедобности, то есть о том, что семена созрели и готовы к распространению. В это время неслучайно преобладает красный цвет. Благодаря ему плоды незаметны для насекомых – по-видимому сливаются для них с зеленым фоном листьев. Эти животные слишком малы, чтобы эффективно распространять семена мясистых плодов, и привлекать их растению не выгодно. В то же красные плоды хорошо заметны для позвоночных, которые, поедая их, переносят зрелые семена на крупные расстояния. Плоды или семена многих покрытосеменных распространяются, прикрепляясь к шерсти или перьям животных, и снабжены для этого крючками, бородками, шипами, щетинками или клейкими покровами. Особенности распространения семян и плодов у некоторых растений У кокосовой пальмы самые крупные в растительном мире семена. Они способны неограниченно долго плавать по океанам, пока волны не выбросят их на мягкий береговой песок, где конкуренция всходов с другими растениями будет гораздо слабее, чем в лесной чаще. В результате шансы прижиться у каждого из них довольно высоки, и одна зрелая пальма без риска для вида приносит обычно всего несколько десятков семян в год. У орхидей, напротив, самые мелкие в мире семена; в тропических лесах они разносятся слабыми воздушными течениями среди высоких крон и прорастают во влажных трещинах коры на ветвях деревьев. Положение осложняется тем, что на этих ветвях им необходимо найти особый вид гриба, без которого прорастание невозможно: мелкие семена орхидей не содержат запасов питательных веществ и на первых стадиях развития всходов получают их от гриба. Неудивительно, что в одном плодике миниатюрной орхидеи несколько тысяч таких семян. Покрытосеменные растения не ограничиваются образованием разнообразных семян в результате оплодотворения: завязи, а иногда и другие части цветков развиваются в уникальные, содержащие семена структуры – плоды. Завязь может стать зеленым бобом, защищающим семена до их созревания, превратиться в прочный кокосовый орех, способный совершать далекие морские путешествия, в сочное яблоко, которое съест в укромном месте животное, использовав мякоть, но не семена. Ягоды и костянки – любимое лакомство птиц: семена этих плодов не перевариваются в их кишечнике и попадают в почву вместе с экскрементами иногда за многие километры от родительского растения. Плоды бывают крылатыми и пушистыми, причем форма повышающих летучесть придатков у них гораздо разнообразнее, чем у сосновых семян. Крылышко плодов ясеня напоминает весло, у ильма оно похоже на поля шляпы, у клена парные плоды – двукрылатки – напоминают парящих птиц, у айланта крылья плода скручены под углом друг к другу, образуя как бы пропеллер. Эти приспособления позволяют цветковым растениям весьма эффективно использовать для распространения семян внешние факторы. Однако некоторые виды на постороннюю помощь не рассчитывают. Так, плоды недотрог представляют собой своего рода катапульты. Аналогичным механизмом пользуются и герани. Внутри их длинного плодика проходит стержень, к которому прикреплены четыре до поры до времени прямые и соединенные вместе створки – сверху они держатся прочно, снизу слабо. При созревании нижние концы створок отрываются от основания, резко скручиваются к вершине стержня и разбрасывают семена. У хорошо известного в Америке кустарника цеанотуса завязь превращается в ягоду, по устройству близкую к бомбе с часовым механизмом. Давление сока внутри так высоко, что после созревания достаточно теплого солнечного луча, чтобы его семена живой шрапнелью разлетелись во все стороны. Коробочки обычных фиалок, подсохнув, лопаются и разбрасывают вокруг себя семена. Плоды гамамелиса действуют по принципу гаубицы: чтобы семена упали подальше, они стреляют ими под большим углом к горизонту. У горца виргинского в том месте, где семена прикреплены к растению, образуется структура типа пружинки, отбрасывающей зрелые семена. У кислицы оболочки плода сначала набухают, а затем трескаются и так резко сжимаются, что семена вылетают наружу через щели. Арцеутобиум крошечный за счет гидравлического давления внутри ягод выталкивает из них семена, как миниатюрные торпеды.
В течение многих поколений существования на планете у растений выработались различные приспособления к распространению семян и плодов. К примеру, некоторые растения сами разбрасывают свои семена на дальние расстояния. В тенистых местах у заборов либо канав можно встретить весьма необычное растение с таким серьёзным названием – недотрога. Если дотронуться до кончика его плода, створки плода разрываются, затем скручиваются и с силой разбрасывают семена.
Думаю, многие из Вас слышали в хорошую солнечную погоду в конце лета либо в начале осени в парках где растёт жёлтая акация слышится лёгкий треск, причём повторяющийся через короткие промежутки времени. Вот так трескаются бобы на кустах акации. Также как и у недотроги створки их раскрываются, скручиваются и разбрасывают семена далеко в стороны, но только в момент подсыхания.
А вот коробочки мака, которые расположены высоко на длинных стеблях выбрасывают свои семена немного по-другому. Когда подует ветер, стебли мака сгибаются, а затем с силой распрямляются. В этот момент из мелких отверстий коробочки семена вылетают и разбрасываются на довольно большие расстояния.
В начале лета улицы, дворы, бульвары, проспекты и скверы покрываются, как снегом, белым пухом от тополей. Снабжённые пучками волосков, семена тополей разлетаются при помощи ветра на большие пространства и, попав в нужное место, прорастают. А всем известные плодики (плоды) одуванчика, начиная с весны, в течение всего лета и осени массами разлетаются на своих «парашютиках» в разных направлениях.
Ветром распространяются плоды и семена и многих других цветковых растений. Например, у мелкого плода берёзы сбоку находится плёнчатая каёмка похожая на маленькие крылышки, а у плодов клёна имеются большие крыловидные придатки. Плоды берёзы и клёна хорошо висят на ветвях деревьев до поздней осени, а иногда и до зимы. За это время листья опадают, ветер свободно и беспрепятственно рассеивает семена этих деревьев на большие расстояния.
Лес и птицы. Осенью в лесу можно увидеть и даже попробовать очень много сочных плодов – это плоды рябины, черёмухи, брусники, ландыша и многих других растений. Зрелые плоды окрашены в яркие цвета и издали заметны. Для птиц сочные плоды – это самое вкусное лакомство. Они стаями летают по лесу и охотно поедают сочные плоды. Но, учитывая то, что те семена, которые хорошо защищены твёрдыми оболочками, в кишечнике певчих птиц не перевариваются и, пройдя через кишечник они выбрасываются наружу, иногда на очень далёком расстоянии от того места, где они были съедены. Так многие семена распространяются при помощи птиц.
Некоторые растения распространяются не только при помощи птиц, но и при содействии других животных. Их плоды цепляются к шерсти животных и уносятся ими в разных направлениях. Это плоды, усаженные цепкими крючками или острыми шипами, например, у лопуха и череды.
После образования семян либо весь плод, либо содержащиеся в нем семена (или семя), отделяются от родительского растения. Способы расселения семян и плодов у цветковых растений очень разнообразны. Конечно, ветер и вода здесь широко используются как посредники в расселении, но к ним еще добавляется посредничество животных, а также использование механических сил, возникающих в самом растении, и, кроме того, многочисленные приспособления плода, позволяющие наиболее эффективным образом использовать перечисленных посредников.
Существуют три главных внешних фактора, распространяющие семена,
1) распространение ветром (анемохория);
2) распространение животными (зоохория);
3) распространение водой (гидрохория).
Распространение животными
Распространение семян животными, в общем, более надежно, так как животные обычно посещают плодородные участки, подходящие для прорастания семян. Плоды, снабженные колючками или крючочками, прицепляются к коже или шерсти проходящих мимо животных и могут быть перенесены на некоторое расстояние, прежде чем будут содраны или отпадут. Прицепки развиваются из разных частей плода или окружающих структур .
Рис. 1. Плоды, распространяемые животными
Примерами служат плоды подмаренника цепкого, гравилата, лопуха, моркови, лютика, череды, репешка.
Примерами сочных плодов служат плоды сливы, ежевики, земляники, томата, яблони. Мясистые части этих плодов служат пищей животным и птицам. При созревании они обычно приобретают яркую окраску и аромат, привлекающие животных. Животное съедает, и семена проходят через кишечник и выходят с испражнениями, часто попадая на плодородную почву. Содержащиеся в экскрементах питательные вещества могут повышать плодородие почвы вокруг семени.
Распространение ветром
Многие растения, распространяемые ветром, имеют специальные приспособления. К их числу относятся летучки, которыми снабжены, например, семена ивы, кипрея, хлопчатника, плоды одуванчика, и крылатки, как, например, у сосны (голосемянные), яза, ясеня, клѐна, граба.
Рис. 2. Плоды и семена, распространяемые ветром
У ряда растений, например у мака, чернушки, наперстянки, лихниса, плод – коробочка, сидящая на ножке, которую колышет ветер, так что многочисленные мелкие семена высыпаются через поры в верхней части плода.
Семена некоторых растений, например, орхидей, настолько мелкие и лѐгкие, что разносятся ветром, не имея никаких специальных придатков, вскрывающихся плодов. Вскрытие у них происходит путѐм растрескивания по шву между плодолистиками, как, например, у бобов. Семена при этом либо выбрасываются из плодов более или менее сильным толчком, либо просто выпадают из них. Некоторые из таких семян имеют приспособления для распространения ветром (например, у кипрея). Коробочки тоже бывают вскрывающимися (например, у мака и кипрея), причѐм у некоторых растений семена выбрасываются из них с силой (например, у фиалки).
Распространение водой
В клетках стенки завязи накапливаются такие вещества как белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и др. Лишь немногие
плоды и семена специально приспособлены для распространения с помощью воды. Они содержат воздушные полости, удерживающие их на поверхности воды.
Рис. 3. Плоды, распространяемые водой
Кокосовый орех - костянка с волокнистым мезокарпием и многочисленными воздухоносными полостями. У кувшинки семя снабжено губчатой оболочкой, происходящей из ножки семязачатка.
Случайное распространение
Разделение семян и плодов на категории в зависимости от способа их распространения не является строгим. Во многих случаях большую роль играет элемент случайности, и данный плод или семя может распространяться двумя из названных трѐх способов или даже всеми тремя. Один из главных факторов случайного распространения является человек; семена могут прицепляться или прилипать к его одежде и т. д. или перевозиться с разными грузами на транспортных средствах. Засорение зерновых культур семенами сорняков обычное явление, наблюдаемое по всему земному шару. Орехи, припрятанные про запас грызунами, могут остаться, и прорасти следующей весной. Наводнения, ураганы и т. д. могут занести семена дальше, чем обычно.
