Роль электричества при опылении
Недавние исследования учёных выявили, что при опылении растений очень большую роль играет электричество. Давно известно, что пыльца высших растений обладает различной оплодотворяющей способностью и зачастую бывает стерильной. Было выявлено, что это обуславливается наличием избыточного содержания некоторых аминокислот. Тогда было решено исследовать взаимосвязь этого фактора с другим – разным зарядом пыльцы. Оказалось, что пыльцевые зёрна могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. Величина этого заряда составляет всего-навсего 10-16-10-17 кулона. А заряд рыльца пестика и семяпочки всегда отрицательный уже больше – 10-13-10-14 кулона. Когда провели анализы и наблюдения в эксперименте, то выяснили, что положительно заряженные пыльцевые зёрна имеют в 2-3 раза большую жизнедеятельность, чем отрицательные. А всё определилось тем, что в последних в большем количестве содержатся аминокислоты, структурно более простые. В положительно заряженных пыльцевых зёрнах аминокислот меньше, но все они сложные, потому и жизнеспособность их гораздо выше.
Ряд уникальных исследований по электрофизиологии полового размножения высших растений был выполнен в своё время молдавскими учеными (Маслоброд С. Н. и другие). Ими впервые было обнаружено явление генерации и распространение электрического потенциала действия в пестиках кукурузы после нанесения пыльцы на рыльца пестика. Наблюдались такие явления и при последующем её прорастании. Эта форма электрического ответа первым звеном в цепи реакций, осуществляющих подготовку растения к переходу в новое качественное состояние. Затем идёт распространение волны электровозбуждения за пределы цветка – к стеблю, корню и так далее. Таким образом, цепь электрофизиологических реакций в процессе оплодотворения охватывает всё растение. В свете этих явлений по-новому представляется роль и значимость электрического заряда пыльцы. Он, оказывается, влияет на конечный результат полового процесса, на передачу наследственной информации новому организму, а следовательно, и на качество потомства. Вот что стоит маленький заряд микроскопического пыльцевого зёрнышка!
|
|
|
Установив электрофизиологическую разнокачественность пыльцы, учёные сразу стали искать пути практического применения своего открытия. Для начала нужно было разделить пыльцу на фракции – положительную и отрицательную. Оказалось, что такая сепарация пыльцы – дело несложное и хорошо получается при использовании электростатического поля высокой напряженности, величиной около 2х105 в/м (например, при использовании электрофорной установки). И тут выяснилось, что поле и само по себе оказывает положительное влияние на оплодотворяющую способность пыльцы. Когда семена кукурузы, полученные при опылении положительно заряженной пыльцой, высеяли и вырастили из них растения, обнаружили, что такой приём способствует значительному повышению продуктивности растений.
|
|
|
Если людьми это установлено недавно, то природа испокон веков производит отбор нужной пыльцы с помощью электричества. И делают это насекомые. Вот такова поистине поразительная изобретательность природы. Известно, что летающие насекомые (пчёлы, шмели, осы, мухи и другие) покрыты хитиновой оболочкой. Материал, образующий её, – диэлектрик. Очевидно, при взмахе крыльев и трении различных частей хитиновой оболочки друг о друге насекомое вырабатывает по аналогии с электрофорной машиной электричество, в результате чего отдельные части его тела получают заряд. Установлено, что, например, пчела, покидая улей рано утром, несёт слабый отрицательный заряд. Но вскоре – в ходе полёта – он меняется у неё на положительный. Причем его величина к полудню постепенно нарастает, в хороший солнечный день, достигая 1,5-1,8 в.
Электрический заряд приносит пчеле немалые выгоды: при подлёте её к цветку пыльца не разлетается, а прочно притягивается и хорошо удерживается не только механически, но и электрически на её мохнатом тельце. В итоге она больше запасает корма и одновременно лучше опыляет растения. Более того, изменяя заряд оставшейся пыльцы, пчела как бы предупреждает своих подруг о взятии с этого цветка нектара и пыльцы. Из сказанного следует, что имеющая положительный заряд пчела может забирать и передавать другим растениям и отрицательно заряженную пыльцу, но для растений-то лучшей должна быть положительно заряженная пыльца. Однако имеющиеся наблюдения говорят о другом. Во-первых, заряд Земли в течение суток изменяется, изменяется он и у пчелы. Во-вторых, поскольку хитин-диэлектрик и его основное физическое свойство – поляризация, то он представляет собой совокупность диполей. А электрический диполь – это два полюса, противоположные по знаку, но равные по величине заряда. Следовательно, пчела, имея два различных заряда, сепарирует прилипающую к телу пыльцу – положительно заряженную отдать соседнему цветку, а отрицательно заряженную отнести в улей. Очевидно, такое уготовленное природой действие, ей выгоднее. Поэтому можно сразу сказать о значительно более низком качестве опыления растений искусственно без предварительного сепарирований пыльцы и в противоположность этому о высоком качестве опыления отсепарированной насекомыми-опылителями положительно заряженной пыльцы, естественно притягивающейся, попадающей на заряженное отрицательно рыльце пестика цветка.
|
|
|
|
|
|
Условия для опыления
Большое значение для получения урожаев имеет погода во время цветения. Холодная или слишком жаркая весна неблагоприятно отражается на цветении. При низкой температуре повреждаются нежные части цветка, при высокой – понижается восприимчивость рыльца. Температура ниже 12°C задерживает вылет многих насекомых, опыляющих цветки. При жаре, когда термометр показывает выше 30°C, лет пчел прекращается. Наиболее интенсивный лёт насекомых происходит в теплые, ясные дни. Солнце благотворно действует на жизнедеятельность растений, на выделение нектара и на заряд пыльцы. Наоборот, сырая холодная погода во время цветения настолько мешает успешному опылению, что завязывание плодов и ягод бывает иногда ничтожным.
Дождь хотя и не губит пыльцу в пыльниках, хотя и не смывает полностью её с рылец, все же чрезвычайно нежелателен во время цветения. Пчелы, лучшие опылители цветков, при начавшемся дожде мгновенно их покидают и спешат к себе в улей. Пока не высохнут цветки, опыление их сыроватой или мокрой пыльцой с сильно сниженным или перезаряженным отрицательно зарядом ненадежно. Главное отрицательное действие дождливой погоды заключается в часто сопровождающем ее понижении температуры, прекращении лета насекомых. Длительный дождь, захватывающий весь период цветения, может свести будущий урожай к жалким результатам. Помимо того, что он мешает лёту насекомых и посещению ими цветков, он усиливает развитие грибных заболеваний, которые могут отразиться на пыльце и вообще на цветках.
Сильные ветры не дают возможности насекомым сосредоточиться на опылении цветков. Кроме того, встречный ветер чрезвычайно мешает возврату пчёл в улей с ношей. В сильно ветреную погоду пчела собирает за каждый вылет из улья очень небольшое количество пыльцы. В такую погоду она несёт на задних лапках пару очень маленьких комочков пыльцы, то есть она посещает и, следовательно, опыляет перед этим немного цветков. Наоборот, в безветренную, тихую погоду, когда пчела имеет возможность доставить в улей тяжёлый груз, она посещает и опыляет перед этим 300-400 цветков и летит домой с большими комочками пыльцы.
Помимо этого, отрицательное значение ветра во время цветения заключается в том, что ветер иссушает имеющийся в цветках нектар, или подавляет выделение его, и цветки становятся непривлекательными для насекомых. Поэтому в создании спокойной обстановки в саду большое значение имеет защита плодовых и ягодных насаждений от ветра с помощью ветрозащитных полос, строений, различных специальных сооружений. Обеспечивая защиту сада от ветра, они дают возможность сохранять в нем, кроме того, умеренную влажность.
Во время цветения всегда желательно, чтобы стояла не жаркая, но тёплая безветренная погода. В такое время цветками больше всего выделяется нектар, привлекающий к ним насекомых. Мёд собирается пчёлами только в хорошую погоду, когда они наиболее деятельны, а полнота опыления зависит от активности этих насекомых.
Влияние опыления на урожай
Как известно, перекрёстное опыление растений, то есть опыление пыльцой, принесённой с другого цветка, с другого растения, имеет ряд преимуществ перед самоопылением. Подавляющее большинство сортов плодовых деревьев принадлежит к самобесплодным сортам – самоопыление у них невозможно. Больше того, пыльца того же сорта, даже принесеённая с другого дерева не способна оплодотворить такой же сорт дерева – завязывания плодов не происходит или оно бывает ничтожным.
У цветков яблони сначала созревают женские органы, а затем мужские. Так что для немедленного опыления на цветок яблони пыльца должна быть доставлена с другого цветка, на котором к этому моменту готовы мужские органы. Существуют и самоплодные сорта яблонь, груш, слив, вишен, абрикоса и других плодовых, которые в односортных насаждениях дают некоторый урожай. Большинство сортов ягодных кустарников смородины, малины, крыжовника, земляники могут быть опылены своей пыльцой, но сорта жимолости опыляются только перекрёстно. Однако во всех случаях, имеем ли мы дело с самоопылением или самобесплодными плодово-ягодными культурами, только перекрёстное опыление, причем опыление исключительно при помощи насекомых, обеспечивает нормальный и высокий урожай.
Многие исследователи, чтобы решить вопрос, происходит ли опыление и завязывание плодов в отсутствие насекомых, применяли марлевые и газовые изоляторы. С этой целью часть дерева или отдельные ветви покрывали большим марлевым мешком, другую часть для сравнения оставляли открытой, то есть доступной для всех насекомых. Предварительно подсчитывалось количество цветков в той и другой части. Подобные опыты всегда показывали, что при изоляции от доступа насекомых завязываемость всегда была ничтожной. Яблони в изолированных частях в лучших случаях давали 1-2% завязей от бывшего количества цветков, чаще же – всего 0,2-0,5%. Наоборот, при наличии поблизости от цветущих плодовых деревьев насекомых, в частности пчёл, завязываемость поднималась до 17-30%. Груши в этом случае остаются также бесплодными за исключением небольшого количества сортов. Почти все сорта сливы без перекрёстного опыления насекомыми также дают ничтожное количество плодов. Вишня при изоляции дает в 2-10 раз меньше плодов, чем при свободном опылении. Даже у такого, считающегося самым самоплодным, сортом вишни, как Любская, завязываемость при перекрёстном опылении увеличивалась в 2 раза по сравнению с самоопылением без присутствия насекомых.
Чёрная и красная смородина при изоляции от перекрёстного опыления в ряде случаев почти не завязывают ягод, хотя имеются в виду самоплодные сорта. Если бы это касалось самобесплодных сортов, тогда все было бы ясно. Оказывается, у чёрной и цветной смородины, в том числе и у самоплодных её сортов, пыльца имеет большую клейкость, сильно зависящую от внешних условий. Поэтому из-за этой большой клейкости пыльцы для опыления всех её сортов нужна помощь насекомых. Крыжовник, как и смородина, имеет настолько липкую пыльцу, что без переноса её насекомыми, то есть без перекрёстного опыления, урожай в 2-3 раза меньше, чем при опылении насекомыми. Низкая урожайность крыжовника в отсутствии насекомых объясняется, кроме того, и тем, что к моменту готовности рылец принять пыльцу (момент зрелости рылец) пыльники того же цветка уже увядают и для опыления пыльца должна быть доставлена с других цветков, что в состоянии сделать только насекомые.
Оригинально влияние перекрёстного опыления на малину, которая способна к самоопылению. Перекрестное опыление повышает урожай ягод более чем в 2 раза, однако это повышение идёт главным образом за счёт укрупнения ягод и отчасти за счёт увеличения их числа. Подавляющее число сортов земляники способно к самоопылению, но встречаются отдельные сорта, например старые сорта Леопольдгальская, Комсомолка и ряд других, когда пыльца должна быть принесена с другого, одновременно цветущего сорта, чтобы растение не осталось бесплодным.
Чтобы выяснить, насколько повышается завязываемость плодов при исключительно полном перекрёстном опылении, были привлечены к опытам пчёлы. Этим одновременно выяснялась и эффективность работы пчёл, когда их внимание уделено опылению ограниченного количества цветков. В таком опыте, поставленном профессором Кварацхелия около Тбилиси, крона яблони была разделена марлевыми изоляторами на три части с подсчётом количества цветков в каждой. В результате опыта оказалось, что цветки яблони, находившиеся внутри части с ульями пчел и цветками сорта опылителя, дали 54,2% завязи, на открытой части кроны при большом количестве естественных опылителей – 30,42% и искусственно опылённые цветки – 5,73%. В примерно аналогичном опыте с вишней, выполненном В. И. Захаревичем в Подмосковье, цветки в изоляторе с пчёлами в присутствии цветков другого сорта опылителя дали 48,1% плодов к числу распустившихся цветков, а на открытой половине кроны – 27,5% также при большом количестве естественных опылителей.
Результаты наблюдений за опылением насекомых однозначно говорят о том, что изолированные от насекомых плодовые деревья и ягодные кустарники дают ничтожный урожай, сводящийся часто к нулю. Свободное опыление насекомыми при достаточном их количестве даёт хороший урожай. Наилучшая же завязываемость плодов получается в том случае, когда работа насекомых сосредоточена исключительно на подлежащих опылению культуры.
При перекрёстном опылении насекомыми деревьев, кустарников и ягодников происходит не только увеличение количества урожая, но и улучшается качественная сторона плодов и ягод. Очень немногие самоплодные сорта при опылении пыльцой того же самого сорта дают нормальные семена. Большинство самоплодных сортов в этом случае даёт ничтожное количество нормальных семян или щуплые семена, нередко наблюдается и полное отсутствие каких бы то ни было семян.
Урожай плодов яблонь и груш, не содержащих нормальных семян или имеющих их в ограниченном количестве, всегда ниже нормального. Семена привлекают приток питательных и других веществ к плодам. Плоды малосемянные в борьбе за пищу и другие необходимые им вещества отстают в развитии и уступают плодам с нормальными семенами. В результате ценность плодов, имеющих достаточное количество развитых семян, повышается. Они становятся крупнее, накапливают большее количество сахаров, кислот, биологически активных веществ, приобретают должную форму и цвет, типичный для данного сорта. Нормальные семена в плодах имеют исключительное значение как в развитии плодов, так и в удержании их на дереве вплоть до полного их созревания и съёма, что является чрезвычайно важным при недостаточной ветровой защите сада.
Полносемянные плоды многих сортов получаются главным образом в результате перекрёстного опыления насекомыми. Без таких плодов нельзя говорить о полном урожае нормального качества. Недостаточное число нормальных семян, не говоря уже об их отсутствии, в сильной степени влияет на развитие завязей и удержание их на дереве. Главной причиной сбрасывания завязей у яблонь и груш является отсутствие оплодотворения, несовместимость сортов или дефектность женского яйцевого аппарата цветков. Завязи, получающиеся в результате оплодотворения не вполне соответствующим сортом, не выдерживают в борьбе за существование и сбрасываются. Опадающие в последнем периоде плоды яблони и груши имеют, главным образом, одно, два, три семени. Остаются же на дереве многосемянные плоды.
Итак, перекрёстное опыление, которое может производиться только насекомыми, в частности и прежде всего пчёлами, имеет решающее значение для получения урожая.
Дата добавления: 2019-08-30; просмотров: 377; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!