ЗАНЯТИЕ 8. АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ К ДЕЙСТВИЮ ЗООГЕННЫХ ФАКТОРОВ
Цель: изучить основные типы адаптаций, возникших у растений в связи с форическими взаимоотношениями с животными.
Литература для самоподготовки
1. Горышина Т.К. Экология растений. – М.: Высшая школа, 1979, с. 236-277.
2. Культиасов И.М. Экология растений. – М.: изд. МГУ, 1982, с. 343-359.
Предварительное домашнее задание
Составьте список растений определенного растительного сообщества ельника, сосняка, дубравы, разнотравной степи, пойменного луга и т.д., проанализируйте способы опыления и распространения плодов и семян в связи с экологическими условиями. Задание выполняется на отдельном листе.
РАБОТА 16. АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ К ЗООГАМИИ
Оборудование: гербарные коллекции энтомофильных и анемофильных растений; микроскопы; оборудование для микроскопирования; микропрепарат «Пыльца на рыльце»; коллекции «Адаптации растений к анемохории», «Насекомые-опылители»; таблицы «Способы опыления»; атлас «Синдромы опыления».
Зоогамия – опыление растений животными: насекомыми, птицами, млекопитающими. К опылению различными группами животных у растений в процессе эволюции выработались различные приспособления. Выделяют первичные и вторичные аттрактанты, привлекающие животных. Первичными аттрактантами являются пыльца, нектар, масла, половые аттрактанты, цветки как место защиты и выведения потомства для насекомых. К вторичным аттрактантам относят запах, цвет, движения, температурные сигналы цветков.
ХОД РАБОТЫ
1. Рассмотрите изображения тропических и субтропических зоогамных растений, гербарные экземпляры и изображения цветков растений средней полосы, опыляемых различными группами насекомых. Отметьте признаки, свидетельствующие о приспособлениях к опылению животными определенной группы.
2. Используя знания о синдромах опыления (смотрите справочные материалы) и строении опылителей, распределите предложенные рисунки и гербарные образцы на группы, соответствующие определенным опылителям, предположив, какая группа животных опыляет цветки с данным комплексом признаков. Результаты анализа занесите в таблицу 12, указывая первичные и вторичные аттрактанты.
3. Изучите готовый микропрепарат «Пыльца на рыльце пестика», обратив особое внимание на характеристику поверхности рыльца и особенности экзины пыльцы. Объясните, почему речь идет об энтомофильном растении. Зарисуйте микропрепарат, укажите особенности строения рыльца пестика и пыльцы.
4. Сделайте выводы по работе, оценив экологическую приуроченность и эволюционное значение различных типов опыления.
Описание объектов. Пыльца на рыльце пестика. Пыльцевое зерно округлое, с ярко выраженной скульптурированностью экзины в виде шипиков и выростов. Поверхность рыльца характеризуется наличием многочисленных нитевидных коротких выростов.
Рис. 18. Пыльца на рыльце пестика энтомофильного растения.
1 – скульптурированная пыльца, 2 – рыльце пестика.
Таблица 12.
Приспособления растений к опылению разными группами животных
| Тип опыления и опылители | Адаптации растений | Примеры растений |
| Орнитофилия | ||
| Хироптерофилия | ||
| Энтомофилия () | ||
| Энтомофилия () |
Выводы: __________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
РАБОТА 17. СТРОЕНИЕ ПЛОДОВ И СЕМЯН ЗООХОРНЫХ РАСТЕНИЙ
Оборудование: гербарные коллекции анемохорных и зоохорных растений; коллекции «Адаптации растений к анемохории», «Эпизоохорные плоды и семена»; таблицы «Распространение плодов и семян», атласы «Семенная кожура», «Распространение плодов и семян».
Зоохория – распространение плодов и семян растений различными группами животных. Выделяют три варианта зоохории: 1. эпизоохория (пассивное распространение плодов и семян на поверхности тела животных), 2. эндозоохория (распространение семян при поедании околоплодника сочных плодов), 3. синзоохория (активное растаскивание диаспор в гнезда для поедания или в «кладовые» запаса кормов, часть которых теряется или не поедается).
ХОД РАБОТЫ
1. Рассмотрите коллекции зоохорных диаспор (плодов, соплодий, и семян), гербарные экземпляры и иллюстрации зоохорных растений. Отметьте особенности строения поверхности эпизоохорных диаспор (наличие разнообразных крючков, выростов, прицепок и т.д.). На гербарных экземплярах и рисунках рассмотрите строение околоплодников плодов и присемянники семян различных эндо- и синзоохорных растений.
2. Зарисуйте диаспоры зоохорных растений различных групп, укажите тип диаспоры (соплодие, плод, мерикарпий, семя).
3. Используя гербарные коллекции анемохорных растений, сравните адаптации анеморных и зоохорных диаспор, результаты занесите в таблицу 13.
Описание объектов. Диаспоры эндозоохорных растений морфологически разнообразны: семена с саркотестой, сочные плоды (яблоко, ягода, костянки, многокостянки, гесперидий), сочные соплодия. Они характеризуются двумя чертами: наличием съедобной ткани, которая своей яркой окраской, запахом, вкусом служит специальной приманкой для агентов диссеминации, и прочной защитой зародыша семени (эндокарпий, околоплодник, семенная кожура) от пищеварительных соков животных, распространяющих диаспоры. Пока семена не созреют и не разовьются их защитные структуры, плоды остаются зелеными, незаметными на фоне листьев, несъедобными. Плод (яблоко) рябины обыкновенной при созревании приобретает ярко-оранжевую окраску, становится сочным, накапливает запасные вещества. Расселение плодов осуществляется птицами (дрозд-рябинник, свиристели, снегири). Многокостянка малины обыкновенной при созревании приобретает яркую малиновую, становится сочной, накапливает сахара и пигменты. Расселение плодов осуществляется птицами и млекопитающими.
Диаспоры синзоохорных растений либо ореховидные, распространяемые млекопитающими и птицами, либо мелкие, с сочными присемянниками, распространяемые муравьями. Семена чистотела большого мелкие, темные, блестящие с крупным белым присемянником – мирмекохорные.
Диаспоры эпизоохорных растений цепляются к поверхности тела животных с помощью разнообразных выростов (гравилат, лопух, череда) или прилипают благодаря клейким железкам (линнея северная) и способности к ослизнению (подорожник). Соплодие лопуха паутинистого характеризуется наличием прицепок, которые возникают из листочков обертки соцветия корзинка. Многоорешек гравилата городского состоит из отдельных плодиков. Стилодии, сохраняющиеся при плодах, состоят из двух частей. При отделении верхней части видно, что у нижней части есть прицепка в виде загнутого вниз крючка. Семянка череды трехраздельной сплюснутая, клиновидная, снабженная двумя выростами околоплодника – зазубренными щетинками, которыми они цепляются за шерсть животных или одежду человека.
Рис. 19. Диаспоры зоохорных растений:
А – эпизоохорных:
1 – соплодие лопуха паутинистого, 2– __________________________________,
3 – ___________________________, 4 – __________________________________;
Б – эндозоохорных:
5 – ___________________________, 6 – __________________________________,
В – синзоохорных: 7 – ______________________.
Таблица 13.
Сравнение диаспор зоо- и анемохорных растений
| Признаки | Диаспоры зоохорных растений | Диаспоры анемохорных растений | |
| 1. | Вес | ||
| 2. | Форма | ||
| 3. | Окраска | ||
| 4. | Приспособления к распространению | ||
| 5. | Примеры |
Выводы: __________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы и задания
1. Какой тип опыления является самым древним? Докажите.
2. Какой тип распространения плодов является самым древним? Выскажите предположения, обоснуйте их.
3. Каковы основные адаптации к опылению у орнитофильных растений?
4. Каковы основные адаптации к опылению у хироптерофильных растений?
5. Каковы основные адаптации к опылению у энтомофильных растений?
6. Каковы основные адаптации к опылению у гидрофильных растений?
7. С чем связано существование специфических опылителей у определенных растений?
8. Предположите, как распределятся в биоценозе дубравы группы растений с различными типами распространения диаспор?
9. Чем могут быть представлены диаспоры у анемохорных растений? У зоохорных растений?
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
СИНДРОМ ХИРОПТЕРОФИЛИИ
> ночное цветение, большей частью только одну ночь, так как летучие мыши ведут ночной образ жизни;
> очень большое количество нектара (для поддержания высокого уровня метаболизма рукокрылых);
> большое количество пыльцы (единственный источник белка для опылителей);
> цветки беловатые или кремовые, часто тускло-коричневого цвета, зеленоватого, редко розового, так как рукокрылые обладают цветовой слепотой;
> сильный запах цветков ночью, напоминающий запах брожения, т.к. летучие мыши имеют хорошее обоняние;
> сильные одиночные цветки, часто твердые – защита от крупных животных, цепляющихся когтями большого пальца;
> соцветия из мелких цветков;
> своеобразное расположение цветков (или соцветий) поверх листвы, так как полеты внутри кроны затруднены.
СИНДРОМ ОРНИТОФИЛИИ
> дневное цветение, так как большинство птиц ведет дневной образ жизни;
> обилие нектара, необходимого для поддержания метаболизма птиц (например, колибри при парении тратит 215 кал/ч на 1 г массы тела);
> указатель нектара очень простой или отсутствует;
> яркие цвета околоцветников, часто алые или с контрастной окраской, т.к. птицы визуально чувствительны к красному и синему цветам, а не к ультрафиолету;
> губа или край венчика отсутствуют или отогнуты назад, так как птицы вследствие своих относительно больших размеров не садятся на цветок;
> цветки трубчатые, висячие, зигоморфные;
> отсутствие запаха, так как птицы обладают низкой чувствительностью к запахам;
> твердые части цветка, тычиночные нити жесткие или сросшиеся, защищенная завязь – способы предохранения цветка от воздействия сильного клюва пернатых;
> глубокая трубка, т.к. птицы-опылители обладают длинным клювом и языком.
СИНДРОМЫЭНТОМОФИЛИИ: