Глава 7. Опыление сельскохозяйственных растений пчелами

Биологические основы

О важном значении пчеловодства для повышения урожайности энтомофильных культур, улучшения качества плодов и семян и по­вышении жизнеспособности растений последующих поколений сви­детельствуют результаты многочисленных научных исследований оте­чественных и зарубежных ученых и большой производственный опыт.

В нашей стране первые работы в условиях крупного хозяйства по опылению пчелами семенников красного клевера были организова­ны известным отечественным агрономом И. И. Клингеном еще в 1910 г. Они показали высокую эффективность опыления пчелами клевера в Орловской губернии. В дальнейшем многократные иссле­дования показали огромную роль медоносных пчел в повышении урожайности и улучшении качества семян плодов подсолнечника, гречихи, сахарной и кормовой свеклы, бобовых кормовых трав, семечковых, косточковых и субтропических плодовых культур и ягодников, многих овощных, бахчевых и лекарственных растений. Следует отметить, что значение перекрестного опыления, энтомо­фильных культур намного возрастает в связи с переходом сельско­хозяйственного производства на рыночные отношения. Эти мероп­риятия преследуют цель получить больше продукции с каждого гектара земли, повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции. Правильная организация опыления пчелами сельскохо­зяйствен-ных культур – важный резерв для выполнения этих задач. Широкое применение удобрений, стимуляторов роста и химических мер борьбы с сорняками, улучшение условий роста и развития энтомофильиых культур будут способствовать более обильному их цве­тению и нектаровыделению, что повысит эффективность опыления пчелами энтомофильных культур и улучшит медоносную базу пче­ловодства. Вместе с тем широкие масштабы и технически более со­вершенные методы применения ядохимикатов для борьбы с болез­нями и вредителями растений приводят к массовой гибели и полез­ных диких опылителей (шмелей, одиночных пчел и др.). В результате этого повышается роль медоносных пчел в опылении растений. Од­нако потребуются и специальные меры для их защиты от возможно­го отравления ядохимикатами.

Опыление пчелами сельскохозяйственных культур может сыграть важную роль в улучшении наследственных свойств энтомофильных растений, а также семеноводства этих культур, в частности в произ­водстве гибридных семян, кормовых бобовых трав, овощных и цело­го ряда других культур.

Еще Ч. Дарвин в многолетних опытах с растениями 57 видов до­казал преимущества перекрестного опыления перед самоопылением. Плодовитость и мощность растений, выращенных из семян, полу­ченных в результате перекрестного опыления, были значительно выше, чем у растений, выращенных из семян, полученных при самоопыле­нии. Эти преимущества сохранялись и в последующих поколениях. К таким же выводам пришли и ученые К.А.Тимирязев и И.В.Мичурин. Они же дали и материалистическое объяснение этого явления. Повы­шение жизнеспособности, увеличение урожая семян и плодов и улуч­шение их качества достигаются в том случае, когда цветки опыляют­ся большим количеством разнокачественной пыльцы и обеспечива­ется избирательность оплодотворения.

Цветок высших растений – орган размножения. Его наиболее важ­ные органы: пестик (женский орган) и тычинки (мужские органы). Процесс переноса пыльцы с мужских органов цветка на рыльце пестика называют опылением. После опыления попавшие на рыльце пестика пыльцевые зерна прорастают, пыльцевая трубочка через стол­бик дорастает до полости завязи. Затем один из двух спермиев слива­ется с ядром яйцеклетки – происходит оплодотворение, в результате чего образуется зигота, из которой развивается зародыш. Второй спермий пыльцевой трубочки сливается с ядром центральной клетки зародышевого мешка, в результате чего развивается эндосперм, в котором накапливаются запасы питательных веществ, используемых при развитии зародыша. Таким образом, у растительных организмов происходит так называемое двойное оплодотворение (впервые оно открыто акад. С.Г. Навашиным в 1898 г.).

Первые растения, появившиеся на нашей планете в древние гео­логические эпохи, обитали в воде, она способствовала опылению растений. В настоящее время такой способ опыления можно встретить у очень небольшого числа видов, например у элодеи (Elodea canadensis) и валлиснерии (Valisneria spiralis). Цветки этих растений образуются под водой, затем поднимаются на поверхность. Мужские цветки от­рываются от цветоножек и течением воды или волнами приближа­ются к женским цветкам. Растения, опыляемые с помощью воды, называют гидрофильными.

Большим прогрессом в историческом развитии растительного мира явился переход на сушу и опыление с помощью ветра. К числу ветроопыляемых растений относят все голосемянные, в том числе хвой­ные, являющиеся живыми остатками когда-то процветавших форм, и значительное количество видов высших покрытосемянных расте­ний (рожь, кукуруза и другие злаки, осоки, камыши, береза, ореш­ник, тополь, дуб и т. д.).

Большинство видов высших растений опыляется с помощью жи­вотных (зоофильные растения). Некоторые виды, обитающие в тро­пических странах, опыляются маленькими птицами колибри (орни-тофильные растения). Подавляющая часть видов цветковых расте­ний опыляется с помощью насекомых. Около 80% видов высших растении являются энтомофильными, 20% видов опыляются с помощью ветра. Энтомофилия – более совершенная форма опыления, в лучшей степени обеспечивающая возможность избирательного оп­лодотворения.

У ветроопыляемых (анемофильных) растений, как правило, мел­кие невзрачные цветки без яркоокрашенного венчика. Чтобы осуще­ствилось перекрестное опыление с помощью ветра, они должны вы­работать огромное количество легкой пыльцы, затрачивая на это много ценных питательных веществ. Во время цветения сосны, ореш­ника, ржи и других анемофильных растений целые облака пыльцы носятся по воздуху. Громадное количество пыльцы гибнет бесполез­но и только незначительная часть случайными порывами ветра пере­носится на рыльца цветков.

Более надежным и экономным является опыление насекомыми, которые непосредственно доставляют пыльцу с мужских органов од­них цветков на женские органы других. При этом насекомые посеща­ют огромное количество растений; на своем теле они собирают гене­тически разнородную пыльцу, выработанную растениями в различ­ных условиях, и эту разнокачественную смесь пыльцевых зерен наносят на рыльце пестика, обеспечивая наилучшие возможности избирательного оплодотворения.

Однако тот или иной способ опыления не является постоянным. Вместе с изменением условий существования растений меняются и способы их опыления. Некоторые виды растений находятся как бы в переходном состоянии от ветроопыления к насекомоопылению. В каче­стве примера такого растения Ч. Дарвин приводит ревень (Rheum rhaponticum), неслипающуюся мелкую пыльцу которого легко пере­носит ветер, но в то же время цветки ревеня посещаются и насекомы­ми, выполняющими перекрестное опыление. В таком же переходном состоянии находятся виноград, дуб, ивы, конопля и некоторые др.

Ряд видов, которые раньше были энтомофильными, из-за недо­статка насекомых-опылителей в местах их обитания снова приспо­собились к опылению ветром. К числу таких растений относят зла­ки, у которых яркоокрашенные цветки, опыляемые насекомыми, в процессе исторического развития в новых условиях заменились современными невзрачными колосками, приспособленными к опы­лению ветром.

Обеднение энтомофауны привело некоторые виды растений, име­ющие цветки и явно приспособленные к опылению насекомыми, к самоопылению. Ярким примером такого изменения способа опыле­ния может служить горох (Pisum sativum L.), цветки которого имеют яркоокрашенный венчик и выделяют нектар. Они самоопыляются до раскрытия и, как правило, не посещаются насекомыми. В течение тридцатилетних наблюдений за горохом Ч. Дарвин лишь 3 раза смог видеть пчел и шмелей на его цветках. Дарвин утверждал, что из этого не следует, что указанный вид у себя на родине должен нахо­диться в таком же положении. И действительно, позднейшие исследования показали, что в горных районах Азии горох опыляется насе­комыми (шмелями). Аналогичный переход к самоопылению из-за недостатка насекомых можно наблюдать у чечевицы, фасоли и неко­торых других представителей семейства бобовых. Однако такие слу­чаи являются исключением из общей закономерности исторического развития способов опыления от более примитивных форм самоопы­ления к разным формам перекрестного опыления, наиболее совер­шенным из которых с биологической и хозяйственной точки зрения служит опыление насекомыми.