Процесс опыления. Роль электричества при опылении

                                 Процесс опыления

Процесс опыления цветка заключается в том, что созревшая пыльца из лопнувших пыльников этого или другого цветка попадает на рыльце пестика и прорастает. Проросшее зёрнышко пыльцы врастает в столбик пестика, проникает в завязь, содержащую неоплодотворённые семяпочки, и производит тем самым оплодотворение. Оплодотворение можно определить как процесс соединения двух половых клеток – одной, содержащей мужское начало, с другой, имеющей женское начало. Таким образом, оплодотворению цветка должно предшествовать опыление его, то есть перенесение пыльцы с пыльников на рыльце.

Плодово-ягодные культуры относятся к растениям, которые опыляются только насекомыми. Для них характерно наличие приманки для насекомых в виде аромата и, чаще всего, ярко-окрашенных цветков. Запах цветка, обусловленный выделением эфирных масел, не менее важен, чем яркая окраска лепестков. Он издалека действует на обоняние насекомых и ориентирует их в отыскании растения, которое дает им пищу – сладкий сок, выделяемый медовыми железками цветка – нектар и цветочную пыльцу. Нектар является важнейшим фактором, обуславливающим регулярное привлечение насекомых, так как он служит им пищей. При отсутствии или слабом его выделении или сахаристости менее 5% многие насекомые, в том числе и пчёлы, прекращают посещение первоначально выбранных ими цветков и переключаются на другие растения, цветки которых выделяют нектар в большем количестве и с большим количеством сахара.

Таким образом, назначение окраски и аромата цветков заключается, прежде всего, в указании насекомым, где достать им пищу, и лишь достаточное выделение нектара обеспечивает систематическое посещение насекомыми цветков данного вида растений.

Кроме мёда, пчёлы берут с цветков пыльцу и приносят её в улей. Она необходима для выкармливания их личинок и, кроме того, потребляется пчёлами при выделении ими воска. Для дела опыления совершенно безразлично, что собирают пчёлы с данного вида растений – нектар или пыльцу. Посещение пчёлами цветков ради нектара или пыльцы в одинаковой степени способствует опылению. Тело некоторых насекомых – шмелей, пчёл, ос – так густо опушено волосками, что на нём может удержаться на короткое время огромное количество пыльцевых зёрен. Пыльца плодовых и ягодных растений к тому же липкая и снабжена большим количеством мелких шипиков. Благодаря этому зёрна пыльцы легко пристают к насекомым.

При посещении пчелой цветков яблони помимо её воли благодаря густому опушению на её теле удерживается 60-70 тысяч пыльцевых зёрен, не считая той пыльцы, которую пчела сама складывает в корзиночки на лапках, чтоб доставить этот груз в улей. При обильном цветении пчёлы так покрываются пыльцой, что она находится не только на теле насекомых, на брюшке и спине, но и на ножках и на голове.

Эти пыльцевые зерна являются смесью пыльцы, снимаемой с сотен цветков, на которых успела побывать пчела за время вылета из улья. При каждом посещении цветка пчела оставляет на нём и, следовательно, на рыльце его часть смеси пыльцы, собранной с других цветков, и нередко пополняет на этом же цветке оставленное количество зёрен. Таким образом, при посещении цветков насекомыми, при переносе на них смеси пыльцы происходит перекрёстное и к тому же избирательное оплодотворение пыльцой наиболее соответствующей данному сорту плодовых или ягодных растений.

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.