Роль животных в опылении и распространении растений
Обновлено: 05.10.2024
Животные играют важную роль в распространении пыльцы, спор, семян, плодов и вегетативных органов растений, влияя при этом на их размножение и расселение. Деятельность животных обычно мотивирована пищевыми потребностями, но использование ими в пищу семян, плодов и пыльцы для растений полезно, так как способствует их распространению.
Поэтому хотя животные и выступают как хищники, растения в этом случае вряд ли можно рассматривать как жертвы.
В настоящее время типы опыления и распространения диаспор рассматриваются на вероятностной основе — как наиболее часто реализуемый вариант (Б.М.Миркин и др., 2001). Так, насе- комоопыление, ветроопыление, самоопыление и апомиксис у одних и тех же видов могут сочетаться и чередоваться в разные годы. То же относится к способам распространения плодов и семян. Так, кроме животных, сочные плоды черемухи (Padus avium) и боярышника (Crataegus) могут транспортироваться водой, а семена многих анемохорных, гидрохорных, эпизоохорных и авто-
хорных растений часто распространяются эндозоохорно, не теряя всхожести при прохождении через пищеварительный тракт животных, питающихся вегетативными частями растений.
Зоофилия. Во флоре Земли господствующее положение занимают цветковые растения, а цветки большинства видов опыляются животными (чаще насекомыми, реже — птицами и млекопитающими). Поэтому между зоофильными видами и опылителями устанавливаются тесные взаимоотношения. К цветкам животных привлекает пища, которую они здесь находят (пыльца, нектар), а в отдельных случаях имитация цветками самок насекомых, с которыми самцы пытаются спариться (известна псевдокопуляция самца наездника Lissapimpa excelsa с орхидеей Cryptostylis subulata). Так как в основе зоофилии лежит трофическая привлекательность пыльцы, животные могут уничтожать ее в большом количестве. Растениям это невыгодно, но в то же время эффективное перекрестное опыление обеспечивает необходимую генетическую гетерогенность популяций.
У растений, приспособившихся к опылению животными, яркие лепестки или чашелистики, привлекательный запах, содержится нектар. Одни цветки, широко открытые, доступны для многих опылителей, другие, с длинной трубкой венчика, — только для некоторых (с длинным хоботком или клювом, рис. 11.3). Насекомые отыскивают цветки в первую очередь с помощью зрения, и этому соответствуют приспособления растений. Показано, что окраска цветков лежит в области наиболее чувствительной части цветового зрения опылителей. Например, это касается опыления цветков разного цвета у живокости (Delphinium nelsonii). Обычно она имеет синие цветки, но встречаются и растения с белыми венчиками, которые дают на 20% меньше семян. Это связано с тем, что шмели и птицы посещают их на 24 % меньше, притом что нектара они вырабатывают столько же, сколько и обычные. При искусственном опылении белые цветки производят такое же количество семян, что и синие.
Рис. 11.3. Цветки тропических растений, опыляемые ноч-
ными бабочками (по В. В.Алехину, 1950):
А — Oxyanthus hirsutus; Б — Exostema floribundum
Зоофилия часто приводит к коадаптации взаимодействующих видов. Характерна синхронизация циклов развития растений и опылителей. Так, виды, опыляемые ночными животными, открывают цветки вечером и закрывают утром, имеют белую окраску и сильный запах. И опылители подстраивают свой цикл к ритму жизни опыляемых растений. А у насекомых с коротким временем питания (например, чешуекрылых) жизненный цикл может быть очень жестко скоординирован с цветением определенных видов растений. Так взаимосвязаны репродуктивные циклы юкки (Yucca) и юкковой моли (Tegeticula maculata). Моль опыляет цветки, откладывает в их завязь яйца, и личинки регулируют число семян, выедая их часть.
Нов конце сезона самки откладывают яйца не в цветки, а в плоды, так как из поздних цветков плоды часто не образуются.
Но в некоторых случаях взаимоотбора партнеров по взаимовыгодному сотрудничеству может и не произойти. Например, разные виды ваточника (Asclepias) опыляются шмелями одного вида. Однако устройство их цветков таково, что пыльца пристает к разным частям тела насекомого, поэтому потом она попадает на рыльца только соответствующего вида растения, что препятствует межвидовому опылению. В этом примере опылитель не специализирован, но растения специализироваться вынуждены. К неспециализированным универсальным опылителям относятся и долгоживущие животные (пчелы, летучие мыши, грызуны). В течение сезона они используют цветки разных видов, а при недоступности нектара переходят на другие корма (М. Бигон и др., 1989).
Зоофильные виды обычно встречаются только там, где есть их опылители. Поэтому отсутствие соответствующего таксона растений в данной местности при прочих благоприятных условиях может быть объяснено иногда лишь отношениями с опылителями. Так, северная граница распространения нектарниц, главных птиц-опылителей Старого Света, примерно соответствует северной границе орнитофильных растений
Зоохория. Эпизоохорными (от греч. epi — на, над, zoon — животное, choreo — распространяюсь) называются растения, диаспоры которых переносятся благодаря приспособлениям, облегчающим прикрепление их семян и плодов к шерсти, перьям и коже животных. Растениям эпизоохория особенно выгодна: семенам не грозит разрушение при разжевывании и переваривании, и время пребывания их на переносчике часто не ограничено. Животное часто не замечает прикрепившихся снаружи диаспор, поэтому за-
цепившиеся семена и плоды разносятся на большие расстояния.
Эпизоохорное расселение происходит и в тех случаях, когда у растения нет специальных приспособлений для приклеивания или прицепления. Например, у болотных и водных видов диаспоры часто очень мелкие и вместе с влажным илом пристают к лапам, перьям и клювам водоплавающих птиц, которые переносят их между водоемами. Такая эпиорнитохория отмечена Ю.Е. Алексеевым (1996) для ряда осок
Процесс распространения растений, при котором животные съедают семена, а затем выделяют их неповрежденными и способными прорасти, называется эндозоохорией (от греч. endon — внутри). Сочные плоды и семена часто входят в пищевой рацион животных. При этом прохождение семян через пищеварительный тракт нередко подготавливает семена к прорастанию и служит их распространению. Эндозоохории часто способствуют млекопитающие. Так, нередко можно наблюдать всходы черемухи
Так распространяются рябина (Sorbus), бузина (Sambucus), бересклет И.А. Шилов (2001) отмечает, что так как специализация на питании животных семенами сопряжена с выработкой приспособлений, повышающих эффективность их переваривания, роль таких видов в распространении семян снижается. Например, типично зерноядные воробьи переваривают семена клевера (Trifolium) полностью, а у более всеядных грачей треть съеденных семян выводится пригодными для прорастания. В процессе эволюции растения реагировали на регулярное потребление семян формированием более плотных оболочек, препятствующих перевариванию. В ряде случаев адаптация к эндозоохории привела к повышению всхожести таких семян после прохождения их через кишечник животных. Например, всхожесть семян борщевика (Heracleum laciniatum), взятых из экскрементов медведя-гризли, в 1,5 — 2 раза превысила всхожесть тех же семян, собранных с растений. Синзоохория (от греч. syn — вместе) — распространение растений животными, запасающими плоды и семена или случайно утаскивающими диаспоры вместе со строительным материалом для жилищ. Запасы плодов и семян устраивают многие грызуны (хомяки, бурундуки, лесные мыши и др.), и при этом ряд животных нередко забывает или отказывается от них при некоторых их повреждениях. Добывая и транспортируя съедобные диаспоры, животные нередко случайно их теряют. А часть запасов остается неиспользованной при гибели хозяина. Так, даже падая с большой высоты, плоды бразильского ореха (Bertholletia sp.) не раскалываются, но их разгрызают имеющие крепкие резцы агути. Съесть все семена зверек сразу не может, часть их он закапывает, а потом забывает о запасах. Некоторые запасенные семена прорастают в норах. Животные очень важны для возобновления деревьев с тяжелыми семенами и плодами. Так, возобновление кедра европейского и сибирского (Pinus cembra, Р. sibirica) в значительной мере зависит от сбора семян кедровками. Зарывая кедровые орешки, они потом их теряют, чем способствуют облесению гарей, лесосек и, следовательно, расширению площади обитания кедров. При этом область произрастания кедровых сосен (Pinus sibirica, Р. pumila) хорошо совпадает с сибирским участком ареала основного распространителя их семян — кедровки. Так же ведут себя по отношению к желудям сойки. Наблюдения показали, что собранные ими желуди отличались лучшей всхожестью, и при этом птицы запасают их больше, чем могут. А Н. Г. Холодный (1949) считал, что в широколиственных лесах главный распространитель дуба че- решчатого (Quercus robur) именно сойка, которая осенью и зимой питается исключительно желудями. В расселении европейских дубов еще участвуют грачи, дятлы и белки. Синзоохорно распространяются также лещина (Corylus), грецкий орех (Juglans), настоящий каштан (Castanea). Вероятно, участие животных сыграло главную роль в возвращении этих пород после отступления ледника. Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику Важную роль играют животные как опылители растений. Они используют в пищу нектар и пыльцу цветков. В поисках нектара цветки посещают нектароядные птицы: попугаи, нектарницы, колибри, цветочницы, медососы. Лори чрезвычайно живые и подвижные птицы. Имея на конце языка щеточку, они ловко собирают нектар с цветков, особенно с эвкалиптов, и при этом способствуют их опылению. Питаются лори кроме нектара, спелыми плодами и фруктами, ягодами, а также лепестками цветов. Иногда – личинками насекомых. В дикой природе у лори главный враг – это древесные питоны, постоянно угрожающие целостности гнезд и потомства. Свое имя нектарница получила за способ питания: она высасывает нектар из цветов; впрочем, не отказывается и от мелких насекомых. У птиц тонкий, изогнутый вниз клюв. Он очень хорошо проходит в чашечки цветов. Очень своеобразен у нектарницы и язык — длинный, узкий, с продольным желобком и кисточкой на конце. Нектарницы опыляют цветы, то есть играют в природе примерно ту же роль, что и колибри, только те живут в Америке, а нектарницы — в Африке, Азии и Австралии. Зоологи впервые задумались о том, как пьют колибри, еще в 1833 году. Тогда ученых очень интересовал вопрос о том, что же происходит после того, как птичка нашла цветок и зависла перед ним в своём знаменитом стоячем полёте. Так как именно нектар является важной частью рациона колибри, то ученые придумали теорию, согласно которой нектар поднимается по узкому клюву колибри за счёт капиллярных сил. Теперь орнитологи опять вернулись к этому интересному вопросу… Американские учёные создали прозрачные цветки с искусственным нектаром, подвесили возле них высокоскоростную видеокамеру и в деталях рассмотрели, как одни из самых быстрых в мире птиц пьют. Оказалось, что прежние представления были в корне неверны. С помощью высокоскоростной камеры ученые все же выяснили, как питаются колибри; в исследование попало 30 птиц из 10 видов. Кроме того, тщательному микроскопическому исследованию подверглись язычки ещё 20 птиц. Язык колибри глубоко раздвоен, и каждая из его половин по всей длине покрыта рядом тонких волосоподобных ресничек, называемых ламеллами. Именно эти реснички, как выяснилось, позволяют птице, не прибегая к излишним усилиям, пить цветочный нектар. План - конспект урока экологии 7 класса на тему "Роль животных в опылении и распространении растений". План - конспект урока по экологии в 7 классе. 1. Познакомить и закрепить знания детей о способах опыления растений животными. 2. Раскрыть биологическое значение опыления. 3. Развивать познавательный интерес, коммуникативные навыки. 4. Воспитывать экологическую культуру Формы работы учащихся : беседа, рассказ с элементами беседы, индивидуальная, фронтальная, групповая. информационно- коммуникационная технология Беседа с классом по вопросам: Звучат строки из стихотворения "Богаты мы" Роберта Рождественского Но считанные птицы Над считанными рощами летят! Дрожит камыш на считанных озёрах, И считанные рыбы плавают в реках. И восковые считанные зёрна Неслышно зреют в малом колоске. Неужто внуки лишь по Красной книге Узнают, как богаты были мы? - Какая картинка рисуется вам после прослушивания стихотворения? - Увеличивается или уменьшается численность живых организмов в природе? -Как называется раздел экологии, который изучаем в 7 классе? -Что необходимо животному, чтобы выжить в природе? -На какие группы делятся животные по способу добычи пищи? 2 Плотоядные, хищники. 3 Трупоеды – питаются остатками организмов. 4 Паразиты – питаются соками, тканями или пищей своего хозяина. 5 Симбионты – организмы, живущие совместно и помогающие друг другу добывать и усваивать питательные вещества. 6 Всеядные – питание пищей как растительного, так и животного происхождения. Опрос домашнего задания ---Вы должны рассказать о том, как влияют растительноядные животные на растения, приносят пользу или вред? Задание: на доске прикреплены карточки с определениями, которые встречаются в домашнем задании. Необходимо выбрать одну и дать полный ответ. Затем прикрепить карточку в соответствующий раздел. Положительное влияние Отрицательное влияние Галлы-наросты на листьях дуба Механические повреждения растений Изменение вида местности Отложение яиц насекомыми на листьях Повреждение корней растения) - в каком столбце больше значений? Почему? -Как должен поступать человек, чтобы положительных значений было больше? Объяснение нового материала. Рассказ учителя о роли животных в опылении и распространении растений. (Рассказ сопровождается презентацией) Работа с текстом учебника. - Как расселяются растения с помощью животных, птиц? С.7. последний абзац. 1.Какие животные участвуют в опылении растений? 2. Как растения приспособлены к опылению животными? 3.Какие птицы считаются распространителями семян деревьев. 4. Что такое экология? 5. Как мы должны поступать, чтобы сохранить и преумножить нашу природу? Сформулируйте вывод урока. Для этого ответьте на вопрос: Насколько тесна взаимосвязь растений и животных? Возможно ли существование одних без других? Т. растения и животные взаимосвязаны и не могут существовать друг без друга. Весенний воздух наполнен цветочной пыльцой. Её частички настолько малы, что обычный человек этого не замечает. Необходимо проявиться сезонной аллергии, чтобы в перерывах между чиханием и кашлем положить начало пристальному рассмотрению каждого цветка. Если в мае понюхать ветку яблони или вишни, усыпанную бело-розовыми соцветиями, нос станет жёлтым и сообщит, что к опылению всё готово, поэтому жизнь будет продолжаться. Природа разумно распределила роли: тычинки являются мужскими органами, пестики и семяпочки — женскими. Новая жизнь в виде семени образуется при условии удачного захвата пыльцы и своевременного оплодотворения. Выделяют два основных типа опыления растений: Обмен генами и интеграция возможных мутаций помогают виду лучше приспосабливаться к окружающей среде, поддерживают высокий уровень жизнеспособности популяции, отвечают за целостность и единство сообщества. Создаётся широкое поле деятельности для естественного отбора. Положительные и отрицательные стороны обоих типов приводятся в таблице: 
Описание презентации по отдельным слайдам:
Вложение Размер ekol_7_kl.docx 21.75 КБ Предварительный просмотр:
Основные термины
Наименование Достоинства Недостатки Примеры Самоопыление Адаптация к неблагоприятным условиям. Позволяет оперативно восстановить популяцию однолетних растений Малое количество семян. Слабое потомство Кукуруза, пшеница, фиалка Перекрёстное опыление Разнообразие способов переноса пыльцы. Яркая окраска и сильный запах цветов Зависимость от внешних факторов. Исчезновение опылителей сокращает популяцию. Особые требования к расположению и форме цветков Маргаритка, лютик
Если перекрёстное опыление происходит при помощи живых организмов, его считают биотическим, а насекомые или животные, участвующие в нём, носят название агентов опыления или опылителей. Биотическими считаются энтомофилия, зоофилия и искусственное опыление, во всех остальных случаях речь идёт об абиотических процессах — анемофилии и гидрофилии.
Энтомофилия — работают бабочки
Опылителями выступают насекомые: осы и пчёлы из улья, реже — муравьи, жуки, улитки, бабочки и мухи. Для этого двуполые растения стараются их привлекать: запасаются сладким нектаром, берут на вооружение приятные запахи, кричащую окраску и крупные размеры соцветий. Насекомые легко переносят липкую пыльцу с одного цветка на другой, обеспечивают продолжение рода калины и гречихи, ромашки и шалфея, молочая и мака.
Зоофилия — не обойтись без лемура
Процесс происходит при активном участии животных, относящихся к группе позвоночных. Различают орнитофилию, где роль агентов опыления играют птицы (нектарницы, близкие родственницы воробьёв, уникальные вертолётики колибри или медососы с особыми щёточками на языке) и хироптерофилию, когда за дело берутся насекомоядные летучие мыши, мелкие обезьяны, австралийские сумчатые грызуны или мадагаскарские лемуры. Зоофилией характеризуются тропические растения с яркими призывно окрашенными цветами.
Искусственный процесс
Для нужд овощеводства, плодового и декоративного садоводства или лесного хозяйства пыльцу с тычинок на пестики переносят специально обученные люди. Чтобы не отстать от матери-природы, они используют различные приспособления. Эти агротехнические приёмы широко применяются для скрещивания и получения новых видов и сортов растений.
Простейший пример — дополнительное опыление ржи: два человека хватаются за концы верёвки, растягивают их и движутся по ржаному полю, касаясь цветущих растений. От сотрясения пыльца осыпается с тычинок и легко оказывается на рыльцах пестиков. Существенно повысить урожайность позволяет обработка порядка 10% цветков, проведённая в первой половине сухого солнечного дня при температуре не выше +30 °C.
Анемофилия и гидрофилия
Гидрофилия — опыление с участием воды, а иногда ему на помощь приходят и слизни. Немногочисленные гидрофильные растения (элодея и взморник, наяда и руппия) имеют нитевидную пыльцу или рыльца, раскрывают пыльники под водой, где и создаются наилучшие условия для продолжения рода.
Значение опыления нельзя переоценить: ему отводится важнейшая роль в размножении любых цветковых растений — от малых причудливых форм до гигантских деревьев. До 80% представителей биологического царства относятся к биотическому типу опыления, а из оставшихся двадцати около 19% опыляются ветром.
Описание механизма
Цветковые растения получили своё название, потому что имеют морфологический орган — цветок, способный к половому размножению и привлечению опылителей. Для образования завязей, формирования плодов и развития семян первым условием является опыление, то есть перенос частиц пыльцы. Природа позаботилась о том, чтобы всё проходило успешно.
Но чаще всего опыление осуществляют разные насекомые. Чтобы привлечь внимание, растения окрашиваются в очень яркие цвета и источают сильный аромат. Если их размеры малы, они группируются в пышные соцветия или окружают себя разноцветными листьями — прицветником, как это делает мексиканская красавица пуансеттия. По сравнению с теми, что опыляются ветром, пыльцевые зёрна таких цветов обычно более крупные, шероховатые и клейкие, чтобы уверенно прилипать к насекомым.
Для привлечения опылителей медовые железы растений специально выделяют нектар — сок, богатый различными сахарами (в основном это сахароза и фруктоза). Кроме того, в состав входят:
- кислоты (аспарагиновая и глютаминовая);
- минеральные соли;
- ферменты;
- ароматические компоненты.
Нектары безобидных рододендронов, багульников, азалии и чемерицы содержат токсичные вещества, а ядовитых белены, болиголова, олеандра и наперстянки — относительно безопасны. Растения вырабатывают неодинаковые объёмы нектара, например, единичный цветок малины — чемпион в этом отношении, но для учёта общего количества продукта на заданной площади учитывают ещё и численность цветков в соцветии.
Осы, бабочки и шмели охотно употребляют нектар в пищу. Медоносныепчёлы, собирая и пряча его в соты улья, производят мёд. Акации специально выделяют сладкий секрет для привлечения муравьёв, защищающих древесину от зубов травоядных животных. Спектр опылителей может быть широким (эуфилия), подчиняться опылению несколькими родственными или только определённой жизненной формой (олигофилия) или требовать один вид насекомых (монофилия).
Если говорят, что опылитель обладает полилектией, это свидетельствует о чрезвычайно высоком уровне приспособленности к опылению, он способен обслуживать представителей различных семейств. Посещение ограниченной группы, состоящей из одного семейства или растений с однотипными соцветиями, свидетельствует о наличии олиголектии. В случае монолектии опылитель обязательно питается одним видом или родом растений и опыляет только их.
После этого наступает очередь оплодотворения, которое происходит у всех по-разному: чаще период длится несколько недель, но иногда для полноценного слияния половых клеток требуются месяцы. Пыльца, находящаяся на рыльце, для этого должна созреть, обладать достаточной жизнестойкостью и иметь сформированный женский гаметофит (зародышевый мешок). В него и проникает пыльцевая трубка, растущая в направлении завязи через семенной зачаток.
Оказавшись возле яйцеклетки, она спешит разорваться и высвободить два спермия: один соединяется с яйцеклеткой и даёт жизнь зародышу, второй сливается с диплоидным ядром, образуя триплоидную клетку и формируя эндосперм. Такое двойное оплодотворение позволяет получить семя, защищённое кожурой, а из завязи затем возникнет желанный плод.
Примеры в окружающей природе
От опыления зависит сохранение вида, поэтому так важно, чтобы всё проходило успешно. Растения, в отличие от животных, не могут самостоятельно передвигаться в поисках партнёра для размножения и вынуждены уповать на помощь союзников — ветра, воды или живых существ. Самоопыляющимся растениям присущи следующие отличительные признаки:
- цветки не имеют запаха и не выделяют нектара;
- пестики располагаются ниже тычинок;
- пыльца созревает ещё на стадии бутонизации, и опыление осуществляется в нераспустившемся цветке, как у гузмании или арахиса.
Мужские деревья двудомных тополя и облепихи интересны только цветками с пыльцой, а женские особи плодоносят. В случае тополя пушистые семена — продукт жизнедеятельности женских деревьев. Если высаживать для озеленения исключительно мужские черенки, можно навсегда избавиться от надоедливого пуха. Оранжевые плоды облепихи дают только женские кусты, но если рядом не посадить мужское растение, то урожая не будет, а обычное соотношение составит 10:1.
Читайте также: