Морфотипы и распространение

Надо признать, что не всегда легко удается понять значение гетерокарпии. Так Р.Е.Левина и В.Ф.Войтенко в 1975г писали, что «классическая» гетерокарпия календулы лекарственной неясна и до конца нераскрыта. Но дальнейшие исследования показали, что гетерокарпия у календулы влияет на распространения плодов (Биологический энциклопедический словарь, 1986г.) и качество семенной продукции, которая используется в медицине.

Нами был проведен опыт по выявлению связи гетерокарпии календулы со способами и дальностью распространения.

Было взято 300 семянок по 100 семянок каждого морфологического типа (когтевидных, ладьевидных, кольцевидных) и проверено на дальность распространения в безветренную погоду, и в ветреную погоду. Семянки выпускались с высоты в пределах 70 см. (средняя высота растения).

Было установлено, что в безветренную погоду плоды различных морфотипов разлетаются на разные расстояния от точки выброса. Так, когтевидные распространяются в массе в радиусе до 50см (около 90%), лишь некоторые из них (около 10%) не много дальше, до 100см. (это по видимому, обусловлено тем, что у них носик более полый, значит больше заполнен воздухом и они легче по своей массе). Дальше разлетаются ладьевидные семянки – в радиусе от 75(80%) до 150см (20%). Это обстоятельство обусловлено их морфологией, они имеют развитые боковые крылья и часто еще внутреннее продольное крыло. Кольцевидные имеют самые маленький радиус разброса, всего 15-20см (100%). Это явление можно объяснить тем, что, хотя они и имеют самые маленькие размеры и вес, но у них нет ни полого носика (как у когтевидных), ни специальных приспособлений в виде крыльев, (как у ладьевидных), т.е. они не имеют парусных приспособлений. (приложение)

Похожие результаты были получены при выбрасывании семянок в ветреную погоду (сила ветра ок.3-4 м/с). Радиус разлета был более высок по сравнению с безветренной погодой. Так, когтевидные плоды разлетаются на расстояние в общей массе 60-100см (90%), более легкие до 150см (10%); ладьевидные – до 200см (100-150см – 85%, до 200 см – 15%), при более сильном ветре до 250-300см (за счет развитых крыльев); кольцевидные до 50-60см (98%, 2% долетают до 80-100см.)(рис. 18)

Так же был проведен опыт по способу распространения животными, человеком. Так было обнаружено, что когтевидные лучше других цепляются за одежду и шерсть животных (около 60% от общего числа), это свойство обусловлено тем, что на наружной стороне эти плоды имеют шиповатые выросты. Тем самым они могут распространяться с помощью животных на довольно большое расстояние. Ладьевидные семянки практически не цепляются (цепляется около 15-20%), и даже если их прицепить искусственно, они почти сразу же опадают. Это связано с тем, что шиповатые выросты у них развиты слабо. Кольцевидные же не прицепляются совсем, т.к. крючочки у них маленькие и плохо развиты. Эти плоды осыпаясь с материнского растения остаются рядом с ним.

Таким образом, в процессе эволюционного развития гетерокарпия у календулы приобрела довольно большое значение, в первую очередь это связано с распространением семян, что и было показано в опытах.

Выводы

Таким образом, в ходе нашей работы по изучению явления гетерокарпии мы пришли к следующим выводам.

1. У подсолнечника однолетнего гетрокарпия выражена в размерах – длине и ширине, а также связана со сформированностью семени в плоде. У крупных плодов соотношение между длиной и шириной составляет 1:0,5; у средних 1:0,4; у маленький 1:0,3.

2. У космоса двурассеченного гетерокарпия связана размером, так и с формой плода. В частности различия заключаются в наличии или отсутствии носика, степени изогнутости плода. У длиноносиковых соотношение между длиной плода и носика составляет 1:0,4; у коротконосиковых1:0,3; у полулунных длинных 1:0,2; полулунные короткие носика не имеют).

3. У календулы лекарственной плоды резко отличаются по форме (когтевидные, ладьевидные, кольцевидные).

• Различные типы гетерокарпных плодов у календулы лекарственной имеют различную всхожесть и энергию прорастания. Средняя всхожесть за 10 дней составила у когтевидных – 80,8%, у ладьевидных – 82,5%, более высокую всхожесть показывают кольцевидные – 88,3%. Энергия прорастания у кольцевидных выше всех в среднем 65,8%, затем идут когтевидные и ладьевидные – 55%. Но скорость прорастания семян у календулы практически одинакова: у когтевидных – 8%, у ладьевидных – 8,2%, у кольцевидных 8,8%.
• По литературным данным (работы д.б.н. В.Г.Минаевой) было выяснено что, гетерокарпия проявляется и биохимическом плане. Растения выросшие из различных морфотипов имеют не значительные различия по содержанию флавоноидов, по которым идет оценка качества календулы лекарственной. Большое количество флавоноидов содержится в растениях выросших из когтевидных семянок – 13,56 мг/г.
• Гетерокарпия влияет на распространение плода. В безветренную погоду когтевидные семянки распространяются в массе 90% до 50см, лишь некоторые 10% до 100 см, ладьевидные 80% до 100 см, некоторые 20% до 150 см, кольцевидные 100% до 20 см. В ветреную погоду когтевидные в общей массе 90% в радиусе 60-100см, более легкие 10% до 150см, ладьевидные 85% 100-150см, 15% до 200см, кольцевидные 98% до 50-60см, 2% до 80-100см. По распространению человеком и животными: когтевидные цепляются за одежду и шерсть лучше других (около 60% от общего числа), ладьевидные цепляются в меньшем количестве (около 15-20%), и те практически сразу же опадают. Кольцевидные плоды не цепляются и осыпаясь остаются рядом с материнским растением.

Из всех рассмотренных нами примеров и проведенных опытов по гетерокарпии, делаем вывод, что в первую очередь гетерокарпия оказывает влияние на распространение семян.

ЛИТЕРАТУРА

1. Большой энциклопедический словарь. Гл.редактор Прохоров А.М.. – М.: Советская энциклопедия, 1994 – 1628с.

2. Вульф Е.В., Малеева О.Ф. Справочник.Мировые ресурсы полезных растений. – Л.: Наука. Ленинградское отделение, 1969 –566с

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). – М.: Агропромиздат, 1985 – 351с.

4. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомирова В.Н. Ботаника высших или наземных растений. – М.: Академия, 2000 – 432с.

5. Жизнь растений. Цветковые растения. Под ред. А.А.Федорова.- т.1. – М.:Просвещение, 1971 –487с.

6. Левина Р.Е. Морфология и экология плодов. – Л.: Наука, 1987 – 160с.

7. Левина Р.Е. Новый аспект в трактовке гетерокарпии. // Журнал общей биологии./ №5, 1980 – с.680.

8. Левина Р.Е., Войтенко В.Ф. Гетерокарпия или разноплодие. // Природа/ - М.: Наука, 1975 – с.96

9. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части СССР. Иллюстрированное руководство к определению семенных и сосудистых споровых растений. – М.: Гос. Изд-во колхозной и совхозной литературы, 1941

10. Методика постановки опытов с плодовыми, ягодными и цветочно-декоративными растениями. Под ред. Комисарова В.А. – М.: Просвещение, 1982 – 239с.

11. Минаева В.Г. Лекарственные растения Сибири. – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1970 –

12. Реймерс Н.Ф. Основные биологические понятия и термины. – М.: Просвещение, 1988 – 319с

13. Сельскохозяйственный энциклопедический словарь. Под. Ред. В.К. Месяц. – М:Советская энциклопедия, 1989 – 396с.

14. Справочник агронома- семеновода. Сост.Никитенко Г.Ф. – М.: Россельхозиздат, 1984 – 340с.

15. Строна И.Г. Общее семеноведение полевых культур – М.: Колос – 1966.

16. Тайны народной медицины. Полная энциклопедия. Сост. Маркова А.В. – М.: ЭКСМО, 2004 – 624с.

17. Фирсова М.К. Семенной контроль – М.: Колос – 1969 – 187с.