среда, 12 июля 2017 г.

Плод / Классификация плодов по Кадену - Тахтаджяну / Диссеминация и термины



Что такое плод?



Плод есть то, что возникает из гинецея одного цветка вследствие оплодотворения или партенокарпии.(Н.Н. Каден)

Ho далеко не все типы плодов образуются из одного только гинецея. С возникновением нижней завязи и других форм специализации цветка различные части последнего принимают участие в образовании плода вместе с гинецеем. Поэтому, если определять плод как продукт развития гинецея, неизбежно должно сохраниться понятие «ложного» плода, понятие, которое отвергается современными карпологами и, в частности, в той же работе самим Каденом.

А.Л. Тахтаджян являлся сторонником широкого понимания плода, трактуя плод как результат видоизменения всего цветка, а не только его гинецея. 

Ho даже такое широкое определение плода не включает в себя некоторые его типы, как например, мешочки осок, плоды некоторых маревых, плод райграса (видоизменённый колосок) и т. п. 

Представляется более правильным следующее определение плода
Плод - это видоизменённый вследствие оплодотворения или апомиксиса гинецей одного цветка вместе с прирастающими или сохраняющимися при гинецее другими органами цветка и соцветия.
Приняв такое определение плода, мы избежим понятия «ложных» плодов. Ho при этом в карпологическую классификацию должен быть введён признак участия в образовании плода придаточных органов, так как один и тот же вид плода может быть голый, с покрывалом, с оболочкой или обёрнутый.

По Кадену - Тахтаджяну плоды делятся по признаку взаимного срастания плодолистиков и характеру плацентации на следующие основные типы:

I. Апокарпии - плоды, происшедшие из нескольких свободных или одного плодолистика.

II. Ценокарпии - плоды, происшедшие из сросшихся плодолистиков. Они включают в себя три типа:
1. Синкарпии - двух- или многогнёздные плоды с центрально-угловой плацентой.
2. Паракарпии - одногнёздные плоды с постенной плацентой.
3. Лизикарпии - одногнёздные плоды с центральной плацентой.

Каден подразделяет каждый из этих типов на группы по числу плодолистиков.

К апокарпным плодам относятся много- и однолистовка; различные типы боба, многоорешек и некоторые костянки.
 
Синкарпии включают синкарпную многолистовку; двух- или многогнёздные коробочки, дробные орешкообразные плоды «карцерули» (Бурачниковые и Губоцветные); жёлудь и орех, а также синкарпные костянки и ягоды.

К паракарпиям относятся паракарпные коробочки (фиалки, ивовые, заразиховые); стручки крестоцветных, семянки сложноцветных, зерновки злаков и паракарпные костянки и ягоды.

Лизикарпные плоды относительно редки. Наиболее типичны коробочки первоцветных и гвоздичных; встречаются и лизикарпные костянки.
 

Кроме основного карпологического понятия «плод», следует уточнить содержание и таких понятий, как плодик, мерикарпий и членик плода.

Под плодиком нужно понимать часть апокарпного плода, которая образуется из одного пестика.

Мерикарпий - это часть синкарпного плода (дробного), образованная одним плодолистиком или его продольной половиной.

Членик - это часть апокарпного (боб) или паракарпного (стручок) плода, распадающегося в плоскости, перпендикулярной продольной оси плодолистика.

В литературе, посвящённой распространению плодов и семян, различают иногда морфологическое и биологическое понимания плода, которые не всегда совпадают. 

Такое разграничение понятий следует отбросить, как методологически ошибочное. Любой функционирующий орган имеет свою морфологическую природу, которая в основном соответствует биологическому значению органа для жизни организма. Поэтому понимание того или иного органа в смысле морфологическом и биологическом является искусственным. Ошибочное понятие «плод в биологическом смысле» возникло в связи с тем, что при рассеивании семян от материнского растения отделяются не только семена или плоды, но и другие части растений, так или иначе способствующие обсеменению. Таким образом, части растений, с помощью которых они (растения) размножаются и расселяются, не всегда являются семенами или плодами.

Образования, посредством которых осуществляется размножение и расселение растений, называются зачатками. Термин «зачаток» соответствует терминам «диаспора» или «диссеминула», употребляемых в основном зарубежными авторами.

Зачатком может служить специализированная клетка, орган, часть органа или, наоборот, группа органов, морфологически обособленных. У низших и высших бессемянных растений зачатком чаще всего служит спора; у голосемянных - семя или иногда шишка. Наиболее разнообразны зачатки покрытосемянных растений. По-своему происхождению зачатки могут быть вегетативными и генеративными.


Вегетативные зачатки покрытосемянных - это луковицы, клубни, участки корней или корневищ с почками возобновления и т. п. 

Генеративными зачатками служат семена, плоды или соплодия. 
Очень часто генеративный зачаток представляет собой довольно сложное образование. Так, например, у некоторых видов Губоцветных отваливается чашечка, заключающая 1-2 или 4 «орешка». У липы (Tilia), как известно, опадает целое соплодие с крыловидным кроющим листом соцветия. Подобных примеров можно привести много.

Специального обсуждения заслуживает также содержание карпобиологии (или иначе - карпоэкологии). В ботанической литературе принято понимать под карпобиологией экологию распространения зачатков, включая и морфологические приспособления к их разносу, иными словами, предметом изучения карпобиологии считают лишь процесс диссеминации, т. е. рассеивания семян (плодов) в пространстве. Ho такое понимание карпобиологии слишком узко и приводит к тому, что процесс диссеминации искусственно отрывается от ряда явлений, тесно с ним связанных.

Прежде всего распространение зачатков происходит не только в пространстве, но и во времени. Распространение зачатков во времени осуществляется благодаря длительности периода покоя семян и значительной их долговечности. Все эти явления лучше всего изучены у семян сорных растений. Исследования вскрыли замечательную зависимость между способом рассеивания зачатков и длительностью периода их прорастания.
Te зачатки, которые приспособлены к дальнему разносу (например, снабжены летучками), имеют короткий период покоя и характеризуются дружным прорастанием. И наоборот, зачатки, остающиеся вблизи материнского растения, обычно обладают длительным периодом покоя. Нередки случаи, когда такие морфологические и физиологические различия наблюдаются у зачатков одной и той же особи.

Эти явления становятся понятными, если учесть, что распространение зачатков во времени и в пространстве в одинаковой мере повышают конкурентные возможности вида.

Во-вторых, нередко можно наблюдать, что в самом процессе диссеминации осуществляется подготовка зачатков к прорастанию. Так, семена или косточки сочных плодов лучше прорастают после того, как пройдут через пищеварительный канал птицы или другого животного. Семена некоторых сорных растений, собранные из-под молотилки, прорастают гораздо энергичнее, чем семена того же вида, собранные с растений в поле.

У Мангровых, как известно, прорастание семян даже предшествует отделению зачатков от материнских растений.

Все эти факты приводят к заключению, что физиология прорастания семян тесно связана с процессом диссеминации и иногда является одной из его сторон.

В-третьих, интенсивность и характер рассеивания зачатков связаны с периодом их созревания и продолжительностью обсеменения. Так, созревание сочных плодов в конце лета и осенью имеет большое значение в связи с тем, что именно в этот период уменьшается количество насекомых и птицы переходят на растительную пищу. Растения-мирмекохоры, наоборот, плодоносят в конце весны или начале лета, т. е. как раз тогда, когда муравьи особенно активно собирают семена. Количество таких примеров можно значительно увеличить.

Таким образом, карпоэкология должна включать экологию созревания плодов и семян, их распространения, прохождение периода покоя и условия прорастания. Коротко говоря, предметом изучения карпобиологии должна быть биология семенного размножения в целом. 

Что касается экологии распространения зачатков, то она включается в карпобиологию как один из её разделов. 

Понятие «приспособление» принадлежит к числу наиболее употребительных понятий во всей биологической литературе, и чаще всего под приспособлением понимают то или иное целесообразное свойство (признак) организма. Однако вопрос о целесообразности различных приспособлений должен решаться особо для каждого конкретного случая. Относительность целесообразности организмов Дарвин не только проиллюстрировал на многих ярких примерах, но и разъяснил неизбежность этого факта: «Если бы органические существа и были вполне приспособлены к окружающим условиям в одно какое-нибудь время, они не могут остаться таковыми после того, как эти условия изменятся, если сами они не изменятся соответствующим образом». Дарвин обращает наше внимание и на другую, не менее существенную сторону вопроса. Он указывает, что у организмов, несомненно прекрасно приспособленных к занимаемому им месту в природе, очень многие стороны организации не имеют прямого и непосредственного отношения к современным жизненным условиям. Добавим, что о целесообразности многих приспособлений мы не можем судить просто потому, что не знаем их биологического значения.

Как же мы должны расценивать приспособления к диссеминации: всегда ли они целесообразны? 
В подавляющем большинстве работ слишком мало приводится данных о фактическом рассеивании зачатков с помощью тех или иных приспособлений. Чаще всего даются лишь априорные, умозрительные заключения о значении этих приспособлений по аналогии с другими сходными случаями.

Под приспособлениями к распространению плодов и семян  будем понимать такие морфологические и физиологические признаки зачатков и всего растения, которые соответствуют данному способу диссеминации. 

Попутно с понятием приспособлений необходимо коснуться ещё одного частного вопроса. В работах по общей карпологии нередко можно встретить выражение: «плоды, лишённые приспособлений к диссеминации». Хотя такое представление и правомерно в морфологической карпологии, но следует учесть, что при широком понимании плода, плодов, лишённых приспособлений к диссеминации, окажется очень немного; остающиеся при гинецее различные части цветка и соцветия чаще всего и служат для распространения плодов или семян.

В то же время в карпобиологии нельзя ограничиваться изучением только лишь одних плодов, так как приспособления к диссеминации никогда не ограничиваются одними плодами и семенами. Эти приспособления охватывают все растение в целом, самые различные его органы и функции. Так, к моменту обсеменения у травянистых растений часто стебель удлиняется, становится упругим и поднимается кверху. В других случаях - наоборот: слабый стебель изгибается или вовсе ложится на землю. Становятся упругими и различным образом изгибаются цветоножки, видоизменяется чашечка и т. п. Большое значение для диссеминации имеет период созревания плодов и длительность обсеменения. Таким образом, к тому или иному способу диссеминации приспособлены не только зачатки, но и все растение в целом.

Основные специальные термины, обозначающие различные приспособления и способы рассеивания зачатков,  связаны часто с греческим корнем «хорео» - "распространяюсь".

Растения, у которых распространение зачатков осуществляется без участия каких-либо посредников или агентов разноса, называют автохорными, а само явление - автохорией.

В противоположность автохорным различают аллохорные растения («аллос» - другой), у которых зачатки разносятся какими-либо агентами. Такими агентами разноса могут быть ветер, вода, животные и человек. Соответствующие этим агентам способы диссеминации называют анемохорией, гидрохорией, зоохорией и антропохорией.
 

Распространение зачатков животными или человеком может осуществляться различными путями, поэтому внутри категорий зоохории и антропохории выделяют более мелкие категории.
 
У многих растений разбрасывание зачатков происходит с помощью метательных приспособлений. Такие приспособления называют баллистическими («балло» - бросаю, мечу), а растения, обладающие ими, - баллистами.
 
В карпобиологической литературе очень часто можно встретить утверждение, что «самый простой» способ диссеминации - это опадение зачатков под влиянием силы тяжести (барохория). Что понимают авторы под словами «самый простой» - трудно сказать: простоту морфологической структуры или филогенетическую примитивность барохории?
Представление о «простоте» барохории основано, по-видимому, на двух ошибочных положениях. Во-первых, на том, что будто бы существуют плоды, «лишённые приспособлений к диссеминации», куда и относят барохоров; и, во-вторых, на общепринятом мнении, что плоды с какими-либо придатками всегда совершеннее плодов, лишённых этих придатков.

Те формы барохории, которые известны у современных покрытосемянных, должны расцениваться в совокупности как совершенная категория автохории, и во всяком случае они не являются «наиболее простыми» в смысле филогенетическом.
Барохория чаще всего свойственна растениям с односемянными нераскрывающимися плодами, которые, безусловно, вторичнее раскрывающихся многосемянных плодов. Поэтому к барохорам относятся многие виды таких семейств, как маревые, гречишные, мареновые, злаки. Среди бобовых, например, барохория также наблюдается у более вторичных родов: донников, некоторых видов клеверов и эспарцета. Барохория очень часто (если не всегда) связана с гетерокарпией, следовательно, с анатомической и физиологической специализацией зачатков. Многие барохоры являются обитателями специфических растительных группировок: мангровых лесов, пустынь, посевов. В каждом из этих местообитаний барохория сочетается со своеобразными особенностями диссеминации: прорастание неопавших плодов у мангровых; ослизнение семян и синаптоспермия у пустынных барохоров; высокая плодовитость, длительная жизнеспособность семян и растянутый период их прорастания у сорняков.

Из всех форм автохории наиболее примитивной является, надо думать, автомеханохория. Сложная анатомическая структура околоплодника, которая обеспечивает разверзание плода и разбрасывание семян, биологически не оправдывается незначительным эффектом в смысле дальности рассеивания семян. Автомеханохория встречается относительно редко и свойственна преимущественно семействам, занимающим невысокое положение в системе: мотыльковым, гераниевым, кисличным, бальзаминовым. У более вторичных семейств - фиалковые, молочайные - механохория сочетается с мирмекохорией, которая играет здесь основную роль в распространении семян.

Самой специализированной формой автохории безусловно является геокарпия, при которой имеет место резкое уклонение от обычного для всех растений характера плодоношения. Образование подземных плодов, свойственное геокарпическим видам и формам, конечно, вторичное явление, возникшее как приспособление к своеобразным условиям пустынь и полупустынь. Базикарпические и амфикарпические виды представляют совершенно очевидные связующие звенья между растениями с наземными плодами и геокарпическими видами.
Геокарпия - наиболее специализированный способ диссеминации не только среди автохорных, но и вообще среди всех природных способов распространения зачатков.

Среди разнообразных и многочисленных баллистических приспособлений выделяем четыре типа: гвоздичных, губоцветных, зонтичных и сложноцветных. 

Самый большой и несомненно наиболее примитивный из всех этих типов - тип гвоздичных, представленный разнообразными раскрывающимися многосемянными плодами. В смысле генетическом тип гвоздичных, конечно, является сборным, поэтому в пределах типа нужно отличать древних представителей от сравнительно молодых и прогрессивных.
 
Наиболее примитивным видом баллистического плода, не только в «типе гвоздичных», но и во всей категории баллистов, является сухая многосемянная многолистовка, например, у Trollius europaeus. Очень близка к ней трёхлистовка Aconitum и Delphinium. Вторичными в этом типе баллистов нужно признать коробочки колокольчиковых и орхидных с их своеобразным способом вскрывания, образовавшиеся из нижней завязи.
 

Баллисты «типа губоцветных» более подвинуты по сравнению с предыдущим типом, хотя бы уже потому, что зачатки здесь являются не семенами, а нераскрывающимися односемянными мерикарпиями и реже - плодиками; кроме того, в рассеивании зачатков принимает участие чашечка. Простейшими представителями этого типа баллистов являются лапчатки, у которых плод - многоорешек, а чашечка не претерпевает какой-либо специализации. Вторичными следует считать те виды губоцветных, которые имеют зигоморфную чашечку, существенно изменяющуюся после цветения и в период плодоношения (Prunella, Scutellaria и другие).

По характеру баллистических приспособлений тип сложноцветных приближается к губоцветным. Более высокая специализация баллистов из сложноцветных проявляется в том, что у них вся корзинка функционирует как один многосемянный плод.
 

Наиболее своеобразным из всех баллистических приспособлений является карпофор зонтичных. Вислоплодник типа зонтичных крайне специализирован и представляет вторичное образование, так как происходит из нижней синкарпной костянки. Таким образом, самые примитивные баллистические приспособления среди покрытосемянных представлены в многолистовке типа купальницы, а наиболее вторичные - в вислоплоднике зонтичных и корзинке сложноцветных, функционирующей как единый многосемянный плод.

Баллистические приспособления, как и любые другие приспособления к диссеминации, возникали многократно на различных этапах эволюции покрытосемянных. Иными словами, различные типы баллистов характеризуются филогенетической разновозрастностью, Ho в большинстве случаев их можно квалифицировать как прогрессивную карпоэкологическую категорию. Следующие черты, присущие баллистам, приводят к такому заключению.

Во-первых, баллисты из числа семенных растений - только травы, следовательно, покрытосемянные.
Во-вторых, категория баллистов широко распространена в природе, особенно в степных фитоценозах, которые являются вторичными, по отношению к древесному типу растительности.
В-третьих, общей чертой всех баллистов является отсутствие или минимум новообразований, связанных с этим способом диссеминации.

Баллистические приспособления сводятся в основном к одревеснению стеблей и цветоносов, что вообще свойственно большинству плодоносящих растений; к изменению положения цветоножек или чашелистиков при плодах и т. п. Коротко говоря, приспособления баллистов отличаются простотой и «экономностью» структуры. Особенно чётко это выступает при сравнении баллистов со многими анемохорами, эпи- или эндозоохорами с их громоздкими летательными или цепкими придатками, с массивными сочными тканями.

Простота структуры во многих случаях несомненно первична и свидетельствует о примитивности этой структуры, но когда мы сталкиваемся с плодами явно вторичного типа, как у губоцветных, зонтичных, сложноцветных и т. п., простота приспособлений должна уже рассматриваться как результат упрощения. В этих случаях справедливо положение Тимирязева: «Разрешение этой же задачи простейшими путями должно быть признано за признак совершенства». Этому требованию как раз и удовлетворяют баллисты: задача диссеминации разрешается у них «простейшими путями» в смысле простоты приспособлений.
 
Наконец, баллисты широко представлены в таких молодых семействах, как бурачниковые, губоцветные, норичниковые, первоцветные, зонтичные, колокольчиковые, сложноцветные. Анемохоры с пылеватыми семенами в семействах грушанковых, заразиховых, орхидных и других являются, в то же время чётко выраженными баллистами. Точно так же в семействах, где баллисты встречаются наряду с другими категориями, первые относятся к родам более прогрессивным.

В семействе мотыльковых баллисты известны среди астрагалов и остролодочников, плоды которых безусловно вторичнее обычных бобов, свойственных автомеханохорам.
Среди зонтичных в группе Hydrocotyloideae, которая всеми систематиками единодушно считается более примитивной, нет свободного карпофора. Таким образом, баллисты в семействе зонтичных также являются дериватными, более подвинутыми формами.
 
Легко доказать, что в семействе сложноцветных баллисты вторичнее анемохоров. 

Имеются ряд фактов, свидетельствующих о редукции хохолка в некоторых эволюционных рядах Compositae. Ho редукция хохолка в этом семействе чаще всего приводит к баллистическому рассеиванию плодов. Кроме того, у сложноцветных-баллистов вся корзинка в целом приспособлена к диссеминации и представляет как бы единый плод, тогда как у анемохоров хохолок обеспечивает полёт лишь одной семянки. 
Если соцветие сложноцветных, функционирующее как один цветок, служит важнейшим доводом в пользу прогрессивности семейства, то с таким же основанием соплодие, функционирующее как единый плод, является показателем высокой специализации.
Наконец, биологическое совершенство баллистов проявляется в том, что для них агентом диссеминации может служить любой фактор, способный раскачать стебель: ветер, животные, сельскохозяйственные орудия, различные виды транспорта или иногда пешеходы.

Зоохория у семенных растений представлена большим разнообразием приспособлений, чем анемохория. При этом филогенетическая разновозрастность различных форм зоохории выступает ещё более отчетливо.
Наиболее древним типом зачатков семенных растений являются семена с сочной семенной оболочкой. Об этом свидетельствуют зачатки цикадовых и гинкговых - древнейших представителей голосемянных. Как показали исследования, анатомическое строение семенной оболочки магнолии также носит отпечаток большой древности. Тип семенной оболочки магнолии русский ботаник К.К. Зажурило рассматривает как исходный не только для семейства Magnoliaceae, но и для всех покрытосемянных. Тот же автор установил большое сходство в анатомии семенных оболочек магнолии с цикадовыми и гинкговыми. Независимо от того, является ли это сходство гомологичным или только аналогичным, оно даёт основание предположить одинаковый способ распространения семян у названных растений.

Таким образом, эндозоохория должна расцениваться не только как наиболее древняя форма зоохории, но и как наиболее древний способ диссеминации семенных растений вообще.

Сопоставление данных палеоботаники и палеозоологии подсказывает, что первыми агентами распространения семян древних голосемянных и магнолиевых были древесные формы пресмыкающихся, иными словами, на заре эволюции покрытосемянных имела место лишь эндозаурохория.
 
Другим древним типом эндозоохорных зачатков, свойственных только покрытосеменным, является сочная листовка. Она имеется у лимонника, большинства аноновых, изредка встречается и у лютиковых.
Ho было бы грубой ошибкой утверждать, что эндозоохория вообще и, следовательно, любые эндозоохорные зачатки являются примитивными. Генетически различные типы сочных плодов, начиная от апокарпной костянки и кончая паракарпной ягодой, возникали многократно в ходе эволюции покрытосемянных в самых различных направлениях и на разных этапах их развития. Вот почему сочные плоды, не говоря об их морфологической природе, встречаются в семействах Berberidaceae, Rosaceae, Caprifoliaceae, Rhamnaceae, Rutaceae, Vitaceae, Ribesiaceae, Solanaceae, Vacciniaceae, Araliaceae, Liliaceae, Araceae и многих, многих других. 


В современных генетических классификациях плодов различного типа сочные плоды рассматривают как дериваты сухих: апокарпная костянка происходит из листовки; синкарпные и паракарпные костянки и ягоды - из соответствующих типов коробочек. Анатомо-карпологические исследования К.К. Зажурило установили в околоплодниках сочных плодов рудиментарные структуры вскрывающих механизмов коробочек, которые и являются исходным типом плода для исследованных ягод и костянок. По данным К.К. Зажурило, следы происхождения из коробочек обнаруживаются в сочных плодах Daphne altaica, Cucubalus baccifer, Asparagus officinalis, Phellodendron amurense, Hypericum sp. и др.
 
Возникновение сочных плодов из сухих в различных эволюционных рядах покрытосемянных растений несомненно шло параллельно с энергичным формообразованием птиц, которое имело место в третичный период. В мелу большинство форм птиц, по-видимому, принадлежало к водным нелетающим. В начале третичного периода летающие формы занимают центральное место. В среднем и верхнем эоцене было уже представлено большинство современных отрядов птиц; впервые отмечаются воробьиные. Ho современных видов птиц не было ещё в миоцене. Они появляются в плиоцене, и, наконец, в плейстоцене состав фауны птиц в основном становится вполне современным.
 
Надо думать, что дальнейшая эволюция эндоорнитохории проявляется в приуроченности сочноплодных видов к определённым фитоценозам, а с другой - в избирательности к пище у плодоядных птиц. В результате такой специализации отберутся типы сочных плодов, способные полностью сохранять всхожесть семян в пищеварительном канале определённых видов птиц. Как крайнюю степень специализации можно представить себе такую явную приспособленность определённых видов плодов к видам птиц, как это наблюдается у некоторых цветков по отношению к насекомым-опылителям.
 
В отдельных эволюционных ветвях имел место переход от эндозоохории к другим способам диссеминации. В семействе крушиновых, например, можно проследить переход от верхних сочных костянок к сухим крылатым или дробным костянкам, развивающимся из полунижней и нижней завязи.
 
Эндозоохорное распространение сухих зачатков играет в природе гораздо меньшую роль, чем распространение сочных плодов и семян. Некоторые черты эндозоохорного распространения сухих зачатков позволяют сделать вывод о вторичном характере этой формы зоохории.
 
Прежде всего основными агентами эндозоохорного распространения сухих плодов являются травоядные млекопитающие, в частности домашний скот. В связи с этим такой способ диссеминации свойствен травянистым растениям степей и пастбищ и сорно-рудеральным видам.
Во-вторых, успешное эндозоохорное распространение сухих зачатков связано с физиологической устойчивостью их против переваривания, что является уже признаком специализации. Наконец, очень часто эндозоохорным видам с сухими зачатками свойственна гетерокарпия, благодаря которой этот способ диссеминации оказывается наиболее эффективным. О вторичности гетерокарпии уже говорилось выше.

Какую эволюционную оценку можно дать эпизоохории? 

В отношении факультативной эпизоохории, т. е. разноса зачатков с почвой и илом на ногах и теле животных, трудно делать какие-либо филогенетические предположения. Такой способ разноса зачатков определяется не столько свойствами самих зачатков, сколько условиями местообитания вида.

Что касается эпизоохорного разноса цепких плодов (специализированная эпизоохория), то можно утверждать вторичный характер этого способа диссеминации: цепкие плоды или семена известны только у трав и совершенно отсутствуют среди деревьев и кустарников. Цепкие семена представляют большую редкость. Обычно цепкие и колючие придатки развиваются на односемянных нераскрывающихся плодах, поэтому эпизоохория известна у таких несомненно прогрессивных семейств, как бурачниковые, мареновые, зонтичные, сложноцветные. 
Шиповатые и цепкие плоды развиваются преимущественно у растений двух экологических групп: у обитателей сухих и жарких степей и пустынь и у растений сорно-рудеральных. Эти местообитания являются вторичными.

Наиболее прогрессивной формой зоохорного распространения зачатков следует считать синзоохорию и, в частности, мирмекохорию

Синзоохория связана со сложным инстинктом агентов диссеминации - с инстинктом запасания кормов и с довольно строгой избирательностью к пище.
Синзоохорные зачатки, распространяемые грызунами и птицами, имеют явно вторичный характер. Это или специализированные семена хвойных типа «кедровых орешков», или сухие односемянные плоды покрытосемянных: различного типа орехи и жёлуди, которые Тахтаджян определяет как «очень специализированные типы нижнего синкарпного плода».

Ещё более отчётливо выступают вторичные черты мирмекохории. Если синзоохорные зачатки, распространяемые грызунами и птицами, служат для них основой пищи и значительная часть этих зачатков уничтожается, то мирмекохорные плоды и семена не поедаются муравьями. Мирмекохорные зачатки защищены прочными покровами и снабжены, как известно, элайозомом - специальным придатком, который служит приманкой и пищей для муравьев. Кроме того, мирмекохория свойственна только травянистым растениям и чаще всего прогрессивным семействам, таким, как Scrophulariaceae, Violaceae, Aristolochiaceae, Euphorbiaceae, Labiatae, Boraginaceae, Santalaceae.

Мирмекохория чрезвычайно широко распространена в природе во всех географических широтах и растительных группировках, за исключением крайнего севера и болот. Наконец, нужно добавить, что муравьи относятся к числу наиболее вторичных групп насекомых.

Таковы основные пути эволюции зоохорных способов диссеминации от эндозаурохории до мирмекохории. 


Среди разнообразных анемохорных приспособлений наиболее примитивными являются крыловидные придатки на плодах и семенах. Окрылённые семена известны у многих хвойных, в том числе и у таких древних, как араукарии (Araucaria) и секвойи. Крылатые плоды свойственны анемохорным магнолиевым (тюльпанное дерево) и некоторым другим относительно примитивным семействам (Dipterocarpaceae). И среди других семейств покрытосемянных крылатые зачатки свойственны чаще всего деревьям и редко травам.
 
Из всех видов крыловидных образований наиболее совершенным представляется однобокое асимметричное крыло с сильно укрепленным передним краем, т. е. крыло летучки клёна. Такого типа крылья сообщают зачаткам винтовой полёт, вследствие чего, падая с высоты даже при очень слабом ветре, плоды уносятся на относительно далёкое расстояние.
 
Волосовидные придатки встречаются только на плодах и семенах покрытосемянных растений и почти исключительно у трав. Из этого можно заключить, что летучка из волосков филогенетически моложе крыла, хотя и не является его дериватом.
 
Простейший вид парашюта представляют волоски, покрывающие равномерно весь зачаток (ветреница лесная, хлопчатник и т. п.). Такая летучка мало эффективна, так как зачатки обычно сцепляются своими волосками и образуют рыхлые комки, слабо сопротивляющиеся воздушному потоку.
Волоски у основания зачатков или по бокам их тоже не оправдали себя в ходе эволюции: такие парашюты очень редки.
Наиболее распространенный тип парашюта - хохолок волосков на верхушке зачатка. Уже этот один факт говорит за то, что такой тип парашюта более совершенен, чем другие. Хохолок на верхушке плода или семени обеспечивает устойчивое равновесие зачатка в воздухе, так как центр тяжести зачатка оказывается ниже парашюта. Такие зачатки хорошо приспособлены к парящему полёту. Они свойственны вторичным семействам, как ластовневые, валериановые, сложноцветные.

Чем выше парашют поднят над центром тяжести зачатка, тем более устойчивое равновесие сохраняет такой зачаток в воздухе. Поэтому лучше всего приспособлены к парящему полёту плоды, у которых хохолок прикрепляется к вытянутому носику, тем более, если хохолок состоит из перистых волосков и оказывает более сильное сопротивление воздушному потоку. Всеми этими признаками обладает, например, семянка козлобородника большого, у которой носик по длине равен семянке и увенчан перистым хохолком, достигающим 4-5 см в диаметре.

Таким образом, весь эволюционный путь перистых анемохорных зачатков можно наметить от орешка ветреницы лесной до семянки козлобородника большого.

Два остальных типа анемохорных зачатков - мелкие пылеватые семена и плоды-«аэростаты» - представляются ещё более вторичными, чем зачатки с перистым хохолком.
 
Мельчайшие семена, вес которых определяется тысячными долями милиграмма, характеризуются крайне редуцированным нерасчленённьм зародышем. Редукция зародыша - несомненно вторичное явление, и не случайно мелкие пылеватые семена свойственны таким далеко подвинутым семействам, как Rafflesiaceae, Pyrolaceae, Monotropaceae, Orobanchaceae, Orchidaceae и др. Все эти семейства характеризуются и экологической специализацией: паразитическим или сапрофитным питанием, эпифитностью. 

Эти факты приводят к заключению, что анемохория, связанная с очень малым весом зачатка, для покрытосемянных растений - явление вторичное.

Плоды-«аэростаты», хорошо приспособленные к анемогеохории, встречаются в различных семействах. Характер приспособлений у таких плодов также различен (вздутые чашечки или створки боба, меридионально расположенные крылья, ветвистые упругие придатки и т. п.), но все они имеют одну общую черту: обтекаемую форму, сочетающуюся с малым удельным весом. Такого типа анемохоры приурочены главным образом к песчаным пустыням и являются экологически специализированной группой растений. 


Анализируя формирование растительного покрова жарких пустынь Средней Азии, отмечено, что роды Colligonum и Smirnovia прогрессивны, а осока вздутая (Carex physodes) характеризуется как пример «формообразования текущего дня». Все эти растения и обладают как раз плодами типа «аэростата».

Изучение анатомии и экологии некоторых видов вздутых плодов показало, что структура их околоплодника имеет существенное значение для прорастания семян, и быть может анемохория является лишь следствием такой структуры. Так, плоды разных видов Prangos и Cachrys из зонтичных имеют очень лёгкие плоды при относительно большом объёме (100 мг при объёме в 1,4 см3). Ткань перикарпия этих плодов очень сходна с тканью веламена воздушных корней орхидей-эпифитов. Отсюда можно предположить, что перикарпий служит для поглощения и удержания влаги из воздуха. И действительно, опыты показали, что плоды Prangos за 7 суток поглощают парообразной воды 33% от их сухого веса, а плоды Cachrys - 20%. Замечательно, что плоды разных видов Prangos поглощают воды тем больше, чем ксерофитнее их местообитание.
 
Попутно отметим, что крылатый плод держи-дерева (Paliurus), благодаря тонкой кутикуле и рыхлому мезокарпу, «обладает способностью впитывать влагу всей поверхностью, как губка».

В целом анемохория расценивается многими ботаниками как признак прогрессивный, свидетельствующий о более высоком положении в системе анемохорных родов и видов, в сравнении с неанемохорными. С такой оценкой анемохории вообще, независимо от характера приспособлений, нельзя согласиться.
Прежде всего мы видели, что различные анемохорные приспособления возникали на разных этапах эволюции семенных растений, поэтому некоторые из этих приспособлений - крыловидные придатки - известны уже у древних хвойных и примитивных покрытосемянных.

Кроме того, в ряде случаев анемохорные зачатки безусловно не являются наиболее прогрессивными в пределах семейства или рода. Так, изучая анатомию семенных оболочек семейства магнолиевых, Зажурило приходит к заключению, что среди магнолиевых можно выделить три типа семенных оболочек, причем тип Liriodendron (анемохор) занимает промежуточное положение между более древним типом Magnolia и наиболее прогрессивным Schisandra (эндозоохория и другие способы).
 
Плоды Pastinaca sativa и Heracleum sp. из зонтичных имеют явный анемохорный характер (сильно сплюснутые с крыловидной каймой), но онтогенез этих плодов и характер механического слоя околоплодника указывают на их близость к Hydrocotyloideae - самой примитивной группе среди зонтичных.

Мы уже останавливались подробно на явлениях редукции хохолка в семействе сложноцветных. Можно утверждать, что многие неанемохорные сложноцветные безусловно вторичнее анемохорных. 

Наконец, в отдельных случаях анемохорные по своему характеру признаки плода могут иметь совсем иное приспособительное значение, как это наблюдается у различных видов Prangos и Paliurus.
 
Таким образом, анемохория вообще не может расцениваться как признак безусловно прогрессивный. Различные формы анемохории в различных семействах и родах являются то примитивными, то вторичными. В отдельных эволюционных рядах имеют место утрата анемохорных приспособлений и переход к иным способам диссеминации.



Комментариев нет:

Отправить комментарий