• Главная
• Контакты
• Нашёл ошибку
• Прислать материал
• Добавить в избранное

Насчитывающие 500 тысяч растительных видов каталоги мировой флоры говорят о том, что зеленые богатства Земли наполовину состоят из цветковых растений.

В то же время известно, что цветковые – самый молодой класс растений.

Почему же самый молодой класс представлен наибольшим числом видов?

Установлено, что до того, как появилась на Земле «утренняя заря растительности» – простейшая зеленая дробянка, прошло более половины всего геологического летосчисления. Путь от дробянки до настоящих растений был пройден уже быстрее. Но Земля долго еще была покрыта растительностью, в десятки и сотни раз более однообразной, чем нынешняя: немногочисленные виды, заселявшие нашу планету, разнообразились очень скупо и медленно до тех пор, пока не появились цветковые.

Во время мелового периода произошла величайшая в истории флоры перемена. Мир растений обновился. Кончилось господство голосемянных форм, от которых сейчас сохранилось только несколько сот видов. На авансцену истории растительного мира вышли покрытосемянные.

«Возмутительной загадкой» назвал Дарвин быстрое развитие всех высших растений в течение последней геологической эры.

Видный советский дарвинист профессор А. Воробьев в работе, озаглавленной «Ведущая причина прогресса и смены флор в историческом развитии растительных организмов», вполне убедительно показал, что поразившая Дарвина загадочная быстрота, с какой распространились во второй половине мелового периода покрытосемянные растения, говорит о появлении какого-то нового, единого для всего земного шара условия. По мнению ученого, подкрепившего свой вывод цепью веских и убедительных доказательств, этим условием были прямые солнечные лучи, впервые пробившиеся сквозь насыщенную парами воды и углекислотой плотную воздушную оболочку атмосферы и достигшие поверхности нашей планеты. Первые скромные цветки отметили для флоры начало новой эпохи.

Пчелы, опыляющие цветки, имеют прямое отношение к этой странице истории растительного мира. Не случайно отпечатки насекомых, приспособленных к опы– лению растений, найдены и продолжают открываться палеонтологами рядом со следами первых истинных цветковых растений.

Итак, мы вправе считать, что и цветы и опыляющие их насекомые, в том числе и пчелы, представляют в некотором роде опосредованное произведение солнечного луча.

Что же явилось условием, ускорившим победу этих «детей солнца»?

Объяснив, почему возникли полы и почему появились разнополые растения, наука разгадала главное в этой загадке. Большая выгода, которая проистекает от слияния двух несколько различающихся особей, – вот что открыли биологи в живой природе, установив, что потомство перекрестноопыленных растений более жизненно.

Теперь ясно, благодаря чему при перекрестном опылении растение дает семян и плодов больше, дает семена и плоды более крупные, чем при самоопылении. Теперь ясно, почему растения, являющиеся потомками перекрестноопыленных родителей, более выносливы и стойки и лучше приспособлены к меняющимся условиям среды.

Мхи, лишайники, папоротники, у которых зародышевые клетки переносятся только с дождевыми каплями, имеют возможность оплодотворять женские клетки мужскими зачатками только с ближайших, значит, в относительно сходных условиях живущих растений. Все такие виды и развиваются медленно. О современных папоротниках, например, известно, что они в общем мало отличаются от растений каменноугольного периода палеозойской эры и только измельчали ло сравнению с ними.

Цветковые же получают пыльцу и от дальних растений, воспитанных в несколько иных условиях. Потомство их, естественно, оказывается более жизненным, лучше приспособляется. Вот почему насекомые, перенося пыльцу, могли ускорить развитие цветковых растений, сделать цветковые классом, главенствующим в растительном покрове Земли. Вот почему, как образно писали дарвинисты в прошлом, «землю в цветущий сад превратили насекомые».

Темпы развития флоры несравненно ускорились после того, как появились насекомые.

Виды насекомых, переносящих пыльцу, стали могучим катализатором развития растительных форм, сами, однако, тоже претерпев важные изменения.

Ветер как посредник между растениями очень ненадежен. Он доставляет пыльцу с цветка на цветок весьма неисправно и обычно лишь там, где пыльцы достаточно много. Ветроопыляемые растения расходуют на производство пыльцы огромное количество питательных веществ.

Сочинения натуралистов полны рассказов о том, как в районах, занятых ветроопыляемыми растениями, обширные площади выстилаются сплошным ковром пыльцы, о том, как высоко в горы заносит ветер пыльцу, покрывающую здесь снежные поля и ледники, о том, как цветочная пыльца, принесенная в море все тем же ветром, сметается с палуб кораблей матросами.

Природа, щедрая во всем, что касается размножения, излишнюю расточительность в конце концов ликвидирует. И в этом можно видеть исчерпывающее объяснение того, почему главным посредником между цветущими растениями стали насекомые.

Даже когда они поедали пыльцу и, перелетая и переползая с цветка на цветок, случайно переносили на себе пылинки цветня, как это делали пращуры наших пчел, уже и тогда они оказывались для растений несравненно более надежным и дешевым опылителем, чем ветер. Однако выгоды от посещений насекомых стали еще более значительными, когда растения начали производить нектар, когда появились на растениях цветки с их весело окрашенными венчиками и настойчиво зовущим ароматом, оповещающими зрение и обоняние насекомых о спрятанном в цветках нектаре.

Не случайно цветки растений, опыляемых ветром, лишены запаха, не имеют окрашенных лепестков. Оснащенные яркими лепестками и ароматом, цветки стали надежнее опыляться, насекомые стали легче находить нужную им пищу. Наблюдение за насекомыми на цветках растений, опыляемых, как правило, ветром, показало, что цветки, лишенные хорошо опознаваемых примет, посещаются нерегулярно и беспорядочно.

Пример пчел, собирающих мед с цветков, которые словно «работают на пчелу, заготовляя ей пищу», приводится Тимирязевым в его работе «Исторический метод в биологии».

Тимирязев видит в этом примере одно из нагляднейших доказательств того, что «польза, объясняемая естественным отбором и прямо из него вытекающая, может быть исключительно личная, эгоистическая или обоюдная. Естественный отбор не дает объяснения для приспособления, вредного для существа, им обладающего, но полезного исключительно для другого существа».

Здесь все верно, однако сказано не все. Сейчас биологи открывают во внутривидовых отношениях разные неизвестные в прошлом системы связей между особями внутри вида. Представления, согласно которым только борьба и конкуренция считались неизбежными, постепенно сдаются в архив. Новые методы исследований открыли многообразие форм физиологического и нервно-физиологического оснащения вида «альтруистическими» способностями. Таким образом, Н. Грибачев, выходит, не так уж ошибался, когда писал в поэме «Колхоз „Большевик“»:

Цветок всю ночь готовит мед, Пчелу-сластену в гости ждет. Бери, мол, но, как другу, Мне окажи услугу: Пыльцу мучную эту Перенеси соседу… Пчела несет ее, и вот – Цветок увял, и зреет плод.

Конечно же, растение производит нектар в цветке не только для того, чтобы насекомые опыляли цветки других, соседних растений (нет приспособлений, полезных исключительно для другого существа!), но и для того, чтобы приманить к себе насекомых, несущих на теле чужую пыльцу.

Взаимопомощь живых существ отчетливее видна между особями разных видов.

Отношения между растениями и опыляющими их насекомыми как раз и представляют собой одну из форм взаимной помощи.

Факт опыления растений насекомыми, пишет Тимирязев, разъясняет «обоюдную пользу этого крайне сложного и бесконечно разнообразного приспособления, тесно связывающего в одно гармоническое целое жизнь растений и насекомых».

К формам связи видов следует присмотреться внимательнее. Все животные кормятся, «объедая» не только своих потомков, но часто, что гораздо менее известно, и себя самих.

Волк поедает зайчиху, не дав ей вывести зайчат; ястреб уносит куропатку, в гнезде которой остались не-насиженные яйца; щука хватает сонного карася, не успевшего оставить потомства; кролик обгладывает травы, не давая им подрасти и завязать семена; козы оголяют горы, ощипывая не только траву, но и кустарники.

При такой системе межвидовых отношений животное, питаясь, все время «подпиливает сук, на котором сидит».

Естествоиспытатели справедливо полагают, что «хищническое хозяйство» животных в конце концов понуждает их приспособляться к новой, непривычной для них пище, а это неизбежно приводит к тому, что все животное, весь вид в конце концов становится иным.

А пчелы?

Пчелы, которые, как мы уже знаем, оказались таким могучим фактором ускорения развития растительного мира, в то же время были фактором другого, противодействующего первому направления в общем ходе развития.

Чем усерднее они собирают нектар, тем больше семян образуется в опыленных ими цветках, тем больше растений может вырасти из этих семян, тем больше цветков распускается на этих растениях, тем больше нектара накопится в цветках для будущих пчел. Это может напомнить сказочную «скатерть-самобранку», на которой становится тем больше снеди, чем больше ее съедают.

Свойственный пчелам способ питания определенно стабилизирует их кормовую базу, поддерживает устойчивость источников взятка. Видимо, в этот способ питания и уходит наиболее глубокими корнями относительно суженная изменчивость пчел.

Но так в конечном счете обстояло дело только в дикой природе, пока пчелы сами устраивали свои гнезда в местностях, богатых разнообразной растительностью, надежнее всего обеспечивавшей их нектарным и пыльцевым кормом.

Все коренным образом изменяется там, где человек стал, с одной стороны, выжигать, вырубать и выкорчевывать леса, распахивать луга и степи, осушать болота, превращая их в поля, засеваемые однородными культурами. Но когда плодовыми деревьями или ягодниками заняты обширные площади или когда обширные площади занимаются посевами таких культур, как рапс или подсолнечник, эспарцет или клевер, то здесь во время цветения насаждений или посевов создается острейшая, относительно кратковременная, но абсолютно неотложная потребность в огромном количестве опылителей, способных охватить своими полетами площадь культуры. Вместе с тем вне периода ее цветения для этих насекомых здесь нет никакого надежного взятка и, следовательно, нет главного условия для нормального развития.

С другой стороны, представлявшие в прошлом богатейшие нектарные пастбища для пчел лес и лесостепь стали быстро превращаться во многих районах в поле-степь, покрытую в основном обширными посевами зерновых, на которых пчелам делать нечего. Не от хорошей жизни доводится иногда сборщицам набивать пыльцевую обножку на султанах кукурузы или на цветущих колосьях пшеницы.

А вместе с тем именно в полестепных районах, превращающихся в зону интенсивного сельского хозяйства, человек стал сосредоточивать на своих пасеках десятки и сотни пчелиных семей.

При существовавших в прошлом и при существующем сейчас в капиталистических странах способе производства обычно принимались в расчет только первые, более или менее близкие результаты действий человека. Это равно касается и общественных и естественных последствий таких действий. Дальнейшие же, более поздние последствия нередко оказывались совсем другими, непредвиденными и часто уничтожающими значение первых.

Это и привело к тому, что количество пчел, нуждающихся в прокорме, очень быстро возрастало, а площадь пчелиных пастбищ еще более быстро сокращалась, и по мере того как с двух сторон стали рваться природные связи между насекомоопыляемыми растениями и насекомыми-опылителями, «скатерть-самобранка» теряла свои жизнетворные свойства. Вот почему и перед самыми искусными пчеловодами все чаще вставал вопрос о том, с чего же собирать пчелам свой взяток, а иногда и о том, чем же кормить пчел.

Возможности действенного решения вопроса, возможности восстановления разорванных связей открылись не сразу и стали осуществимы лишь в условиях планового социалистического хозяйства. Но обо всем этом впереди будет сказано подробнее.

В одном из своих стихотворений поэт А. Кольцов спрашивал, говоря о цветке:

Скажи, зачем ты так алеешь,

Росой заискрясь, пламенеешь?

Во времена Кольцова, в сущности, очень немногие знали об относящихся к концу XVIII века работах крупнейшего русского агронома и выдающегося натуралиста А. Болотова, который намного опередил ученых всех других стран в понимании материальной сущности процесса оплодотворения у растений.

Уже в одном из ранних своих сообщений, «Опыт над яблоневыми семенами», Болотов писал: «Во время цвету яблони они (цветы) ежедневно посещаются множеством пчел, которые, перелетая с одного дерева на другие, ищут в цветах их меду и, между прочим, для составления так называемого в сотах их хлеба набирают на задние их ножки… желтую семенную пыль и производят так называемую и видимую на ножках их колошку; то легко может статься, что они в тех цветках, в коих семенная пыль еще не созрела, дотрагиваются своею ко-лошкою до не обсемененных еще пестиков, прежде нежели они осыпятся своею собственной семенной пылью, а чрез то и подают средство натуре зародить в тех цветах… семена».

В других своих сочинениях, в частности в статьях, опубликованных в 1870 году в «Экономическом магазине», Болотов уже не в порядке догадок, а как об уста-. новленных фактах писал, что «произрастение со всеми своими цветками и зародышами не может иногда произвести плодов и семян… есть ли не воспоследуют некоторые необходимо надобные происшествия, зависящие не всегда от действия самого того же произрастения, но нередко совсем от посторонних причин, как, например, от иных произрастений, от воздуха, ветра, росы, а нередко и самих насекомых».

«Зарождение семени плодов, – писал в другой статье Болотов, – может производиться не только „ветрами“, но также… посредством некоторых насекомых, а особливо пчел, ползающих по цветам для добывания из них медоватого сока… и пчелиного хлеба. Они собирают со многих цветов сию семенную пыль на свои ко-лошки; но, ползая далее по цвету, натаскивают ее на пестики и через самое то подают ей случай попадать туда, куда должно…»

Важный вклад в науку о взаимоотношениях цветков и пчел сделал также И. Кельрейтер, который опубликовал в «Актах Российской академии наук» сообщение о своих наблюдениях и о проведенных в Санкт-Петербургском ботаническом саду опытах, показавших, что насекомые принимают участие в опылении растений, что нектар служит средством привлечения насекомых, что мед производится пчелами из нектара.

С работами Кельрейтера Дарвин был знаком, боло-товские же сообщения до него не дошли. Первооткрывателем явления Дарвин счел немецкого учителя из Шпандау X. Шпренгеля – автора действительно замечательного по богатству материала и глубине анализа труда «Раскрытая тайна природы в строении и оплодотворении цветов». Книга эта после ее выхода осталась если не совсем незамеченной, то определенно недооцененной, и Шпренгель («Old poor Sprengel», «бедный старый Шпренгель» – писал о нем основоположник научной биологии) умер в нищете и безвестности.

Когда Дарвин открыл его труд для истории науки, он не подозревал, что в присланном из Ирландии письме А. Доббса – письмо было опубликовано в 46-м томе «Философских тетрадей Королевского общества» за 1750 год – обстоятельно рассматриваются способы, какими пчелы собирают мед, производя при этом опыление цветков. Лишь сравнительно недавно в 76-м томе «Бюллетеня Торейского ботанического клуба» был напечатан серьезный анализ письма Доббса, показавший, что история вопроса значительно старше, чем полагали. Впрочем, советский историк биологии И. Поляков установил, что и до и после Доббса ученые ботаники в разных странах независимо друг от друга писали о роли насекомых в опылении растений.

Вот наглядный пример – и сколько таких знает история естествознания, – показывающий, как медленно подчас пробивается на свет научная истина. Здесь недостаточно бывает высказать справедливое предположение, догадку, даже весомое, по мельком приведенное доказательство, их обосновывающее и подкрепляющее. Для утверждения истины требуется выдающийся труд.

Такой труд и был совершен Дарвином. Он начал его с опыта над льнянкой, который явился одной из первых попыток установить биологические последствия опыления цветков насекомыми.

Это был совсем простой опыт.

Одна большая грядка самоопыленных, то есть опыленных собственной пыльцой, и вторая грядка пере-крестноопыленных, то есть опыленных пыльцой с других растений сеянцев льнянки, были выращены рядом.

«К моему изумлению, – писал Дарвин, – растения, полученные от перекрестного опыления, во взрослом состоянии были явно более крупными и более мощными, чем растения, полученные от самоопыления. Пчелы беспрерывно посещают цветы этой льнянки и переносят пыльцу с одного цветка на другой, и если не допускать насекомых, то цветы производят очень мало семян… В следующем году с той же самой целью, как и прежде, я вырастил две большие… гряды самоопыленных и перекрестноопыленных сеянцев гвоздики Диантус кариофиллус… Сеянцы от самоопыления были явно ниже по своей высоте и мощности по сравнению с сеянцами от перекрестного опыления».

С этого и начата была грандиозная серия известных исследований Дарвина, продолжавшихся много лет и показавших, что подавляющее большинство растений нуждается в перекрестном опылении и страдает от самоопыления.

Исследования Дарвина попутно открыли бесконечное количество замечательно разнообразных средств и способов, с помощью которых природа растений предохраняет себя от вредного самоопыления и обеспечивает для оплодотворения своих цветков получение пыльцы с других растений.

Некоторые виды, как ива-бредина или конопля, раздельнополы и двудомны: на одних растениях образуются только мужские, на других только женские цветки. Здесь опыление чужой пыльцой обязательно при всех условиях.

Имеются и виды однодомные, с раздельнополыми цветками. Вспомним кукурузу, огурец, тыкву, Дыню.

Однако раздельнополость в конечном счете невыгодна и растениям и насекомым. Она и не имеет в природе широкого распространения.

Ведь двуполые цветки посещаются насекомыми, собирающими и пыльцу и нектар, а раздельнополые растения и цветки привлекают насекомых в два раза слабее.

Если даже насекомое посещает подряд, без разбора, и мужские и женские цветки одного вида, то здесь полезными будут только пятьдесят процентов посещений, то-гда как на двуполых цветках каждое посещение насекомого может производить опыление. Из всего сказанного ясно, что для работы на однополых цветках требуется по крайней мере вдвое большее число насекомых-опылителей.

Вот почему так распространились виды с двуполыми цветками.

А для того чтобы предотвратить их самоопыление, сложились тысячи приспособлений.

В цветке липы, например, пестик созревает только после того, как тычинки цветка перестали пылить. У люпина и люцерны рыльца пестиков покрыты пленкой. В цветке орешника пестик, наоборот, созревает раньше, чем начнут пылить тычинки. Цветки красного клевера, рискуя остаться неопыленными, совершенно не принимают ни своей пыльцы, ни даже пыльцу других цветков того же растения и дожидаются, пока будет доставлена насекомыми пыльца с цветков другого растения. Некоторые плодовые способны опыляться пыльцой не просто с других деревьев, но обязательно с деревьев другого сорта!

У многих растений обоеполые цветки раскрываются не все сразу, а постепенно, причем снизу вверх: когда с верхних цветков начинает осыпаться зрелая пыльца, нижние цветки уже успели опылиться и, таким образом, застрахованы от опыления пыльцой материнского растения.

На дубе, у которого цветки раздельнополые, женские расположены в верхней части дерева, а мужские – ниже, благодаря чему возможность самоопыления исключена, даже если пыльца осыпается.

Бесконечно разнообразны и остроумны анатомические и физиологические особенности растений, предохраняющие их от самоопыления и обеспечивающие для цветков получение чужой пыльцы.

В ряду этих особенностей для нас наибольший интерес представляют всевозможные детали взаимной приспособленности, обоюдной пригнанности устройства цветка и формы тела насекомого, которое этот цветок опыляет. Такая тонкая анатомическая, а как теперь выясняется, и физиологическая взаимоприспособленность цветков и насекомых-опылителей еще больше укрепляет в мысли, что в насекомых можно в какой-то мере видеть производное растения. Это не следует понимать только в том смысле, что состав тела насекомого несет определенный «физико-химический отзвук», отражение состава растения, которым оно питается.

Сами растения в большей или меньшей степени тоже ведь приспособились к насекомым, без которых они не могут размножаться.

Из существования связи, о которой здесь идет речь, можно сделать вывод, что в формировании наследственности цветковых растений и их опылителей есть какое-то общее, жизненно важное для обоих звено, какое-то условие, включаемое в развитие обоих участников процесса опыления.

Чем может быть это обоюдно важное условие?

Пчелы пользуются от цветков только нектаром и пыльцой, причем сам нектар, привлекающий насекомых к цветкам, как известно, непосредственно для процесса оплодотворения растений не требуется. В то же время пыльца, без которой завязывание семян, как правило, невозможно, для пчел служит не только незаменимым личиночным кормом, но и обязательной пищей кормилиц, питающих матку. Естественно поэтому предположить, что развитие взаимного приспособления в наиболее прямой форме могло согласовываться здесь через пыльцу. Не исключено поэтому, что удастся и искусственно взаимоприспособить растения и насекомых, связь которых часто требуется укрепить и усовершенствовать.

Посмотрим внимательно, в чем проявляется взаимное приспособление насекомых и растений.

Давно известно, что каждая пчела, посетив цветок орхидеи, шалфея и подобных им растений, уносит на себе пыльцу, которую опускающаяся, как рычаг, тычинка прикрепляет к телу насекомого как раз на том месте, с которого эта пыльца при посещении следующего цветка будет безукоризненно точно нанесена на рыльце.

Стоит напомнить, что гречиха, о которой далее будет случай рассказать особо, образует обоеполые цветки двух форм: одни с короткими тычинками и длинным пестиком и другие с длинными тычинками и с коротким пестиком. Перекрестное оплодотворение двух растений разных форм дает полноценные семена, соответствует по-настоящему перекрестному опылению. Однотипные же цветки при скрещивании между собой дают семена только немногим лучшие, чем при насильственном самоопылении.

Примерно так же обстоит дело у примулы-первоцвета с двумя сортами обоеполых цветков – одного как бы более мужского, другого как бы более женского, от переопыления которых только и получаются семена, дающие вполне полноценные растения.

Еще более сложно устроена в этом отношении плакун-трава. Плакун-трава (кому приходилось бродить по сырым лугам, тот знает ее густые пунцовые соцветия) имеет цветы уже не двух, а даже трех форм: длинно-столбчатые, среднестолбчатые и короткостолбчатые. Это, в сущности, растение как бы трехполое. Недаром народ давно прозвал его дербенником – тройчаком. Каждая из форм этого тройчака образует цветки с пестиками и тычинками, но одна форма является более мужской, другая – более женской, третья – средней между ними.

Разная у каждой формы длина тычинок и пестика делает возможным уже шесть попарных комбинаций перекрестного опыления, дающего полноценное потомство.

Менее известно авокадо, прозванное за его маслянистые плоды деревом-коровой. Это растение возделывается на Черноморском побережье Кавказа, к югу от Сочи.

Внешне совершенно одинаковые авокадо на деле образуют две группы, различные не по строению, а, так сказать, по поведению обоеполых цветков, собранных в гроздья. Одни, скажем, группы А, образуют цветки, принимающие пыльцу только по утрам, когда они сами не пылят, вторые, группы Б, – только вечером.

Значит, деревья группы А бывают по утрам женскими, а вечером становятся мужскими, а в группе Б наоборот: утром – мужскими, вечером – женскими.

Таким образом, опыление возможно только между деревьями разных групп. Этот новый пример показал, как изобретательна природа в ее попытках избежать самоопыления, к которому она, по выразительному определению Дарвина, «питает отвращение».

И во многих других случаях устройство и физиология цветков обоеполых растений всячески благоприятствуют перекрестному опылению. Цветок избирает благотворную чужую пыльцу, которая придает потомству силу и жизнеспособность.

Наряду с этим существуют растения, которые могут завязать плод и от опыления собственной пыльцой.

Уже Дарвин доказал, почему в природе создавались и создаются самоопылители. Для продолжения потомства растениям приходится допускать оплодотворение, собственной пыльцой, лишь бы не остаться вовсе не опыленными, раз нет чужой пыльцы, если она не приносится ни ветром, ни насекомыми.

У самоопыления, как способа самостраховки от бесплодия, тоже есть свои плюсы.

Академик В. Комаров в одной из своих книг отмечает, что «цветковым растениям пришлось во многих странах, где мало насекомых и простор ветру, например в степях, снова приспособиться к опылению ветром и упрощать строение цветка».

Даже в богатых насекомыми субтропических и тропических странах растения страдают от недостатка опылителей.

Кофейное дерево, например, в диком состоянии опылялось и опыляется насекомыми. Но когда на острове Гваделупа появились крупные плантации этой культуры, для которых в природе не нашлось достаточного количества насекомых-опылителей, кофейное дерево стало, и довольно скоро, отчетливо выраженным ветроопыляемым растением.

Впрочем, остров Гваделупа с его кофейными плантациями находится достаточно далеко.

Мы знаем теперь несравненно более близкие нам примеры, убедительно говорящие о том, насколько острой становится для растущего сельскохозяйственного производства, для многих растений полевой культуры потребность в насекомых-опылителях.

Цветки подсолнечника очень охотно посещаются пче-: лами и дают им щедрый взяток пыльцы и нектара. Однако колхозам и совхозам, возделывающим подсолнечник, приходилось ежегодно на все больших и больших площадях производить искусственное дополнительное опыление цветков. Пчел в хозяйстве было недостаточно, и потому в дни, когда зацветали посевы, полеводческие бригады выходили на междурядья и сшитыми– из кроличьих шкурбк мягкими круглыми рукавичками поглаживали золотые головки, собирая в пуху рукавичек пыльцу, которая переносилась с корзинки на корзинку. Благодаря этому в цветках завязывалось больше семян, семена вырастали более крупные, и урожай значительно увеличивался.

Применялось также искусственное дополнительное опыление гречихи.

Этот прием ухода за посевами приносил прибавку урожая и служил убедительным доказательством того, как необходимы насекомые, опыляющие посевы. А ведь естественное насекомоопыление – пчелоопыление – имеет еще одно важное преимущество, о котором и рассказывается в следующей главе.

Смесь пыльцы

В свое время академик Т. Кварацхелия взял под наблюдение в Мухранском университетском хозяйстве, близ Тбилиси, дерево яблони Канадский ранет.

Весной, когда цветочные почки на дереве стали набухать, крону разделили на три части, оставив в каждой одинаковое количество цветков. Первую треть кроны одели в надежный матерчатый изолятор, преградивший насекомым путь к веткам. Все цветки здесь были опылены искусственно, вручную. Вторая треть кроны была покрыта просторным марлевым колпаком – изолятором, под который поставили улеек с пчелами. Эти пчелы вынуждены были работать только на цветках под марлей. Последнюю треть кроны оставили открытой для ветра и насекомых.

Когда цветение дерева окончилось, был произведен подсчет завязавшихся плодов.

Из всех искусственно опылённых цветков только шестая часть дала завязь. На открытой части кроны завязи образовались на одной трети всех цветков. Под марлей, где работали пчелы, завязь была получена на половине цветков.

К осени на ветвях с искусственно опыленными цветками плодов было совсем мало, и ветви торчали кверху.

На той части кроны, которая оставалась открытой, ветви были слегка согнуты.

Там же, где под марлей летали пчелы, ветви до самой земли поникли под тяжестью урожая.

В годы, когда проводился этот опыт, еще неясно было, почему из ста добросовестно опыленных вручную цветков плод завязался только в шестнадцати, тогда как из ста таких же цветков, опыленных естественным путем, в данном случае пчелами, завязь образовали почти шестьдесят. Теперь исследования в этой области продвинулись далеко вперед.

Подробнее и глубже всего разработан этот вопрос на примере злаков.

Пшеница – растение самоопыляющееся. Созревшие пыльники ее тонконогих тычинок в еще не раскрывшемся цветке оставляют пыльцу на рано созревающем мохнатом рыльце, и эта пыльца, как положено, прорастает по направлению к завязи. Здесь сливаются мужская и женская клетки и образуется пшеничная зерновка.

Пшеница настолько исправно опыляет себя собственной пыльцой, что селекционеры при скрещивании двух ее разновидностей вынуждены заранее удалять из будущих, еще не сформировавшихся полностью цветков незрелые тычинки.

Такая хирургическая операция, проведенная вовремя, предупреждает самоопыление, и заблаговременно кастрированный цветок, на который потом тонкой кисточкой наносится чужая пыльца, действительно может дать задуманное селекционером гибридное семя – плод двух отобранных им разновидностей.

Создается впечатление, что цветок пшеницы избегает чужой пыльцы и только в результате кастрации смиряется с необходимостью принять ее.

Но между прочим, как часто плод от этого насилия оказывается неполноценным, маложизненным, уступающим в силе обоим родителям. Сколько страниц в истории селекции пшеницы посвящено описаниям горьких разочарований гибридизаторов, которые, скрестив прекрасные сорта, получали ничего не стоящие помеси.

Не опровергает ли в таком случае пример с пшеницей вывод Дарвина о неизбежном вреде длительного самоопыления?

Нет! Пшеница – это только новая иллюстрация, новое подтверждение правила.

И Дарвин уже знал, что цветки пшеницы после самоопыления приоткрываются и выбрасывают пыльники.

«Мистер Вильсон думает, – писал Дарвин, отвечая одному из своих корреспондентов, – что вся пыльца, высыпаемая выставившимися наружу пыльниками, совершенно бесполезна. Это заключение, которое потребовало бы очень строгой проверки для того, чтобы заставить меня его признать».

Такую строгую проверку провели советские ученые.

Оказалось, что Дарвин был прав, не веря мистеру Вильсону.

Какую пользу может принести пшенице ее запоздалое опыление? Ведь на рыльцах всех цветков уже проросла пыльца и завязывается семя. Почему же, несмотря на это, то один цветок, то другой выносит на воздух свои пыльники?

Это нисколько не похоже на пыление ржи, когда в самый тихий час утра на поверхности почти недвижимо спокойного хлебостоя то в одном, то в другом месте начинают беззвучно взрываться крохотные коробочки пыльников, над которыми поднимаются плотные облачка пыльцы. Рядом с первыми облачками сразу же поднимаются вторые, третьи. Все шире и больше становятся дымящиеся островки. Они начинают сливаться, и вот все поле дышит, и над рожью сухим туманом клубится пыльца, вылизываемая из воздуха язычками липких рылец… Но рожь ведь опыляется только перекрестно.

Пыльца пшеницы, как доказано, тоже не бесцельно разносится ветром после самоопыления. Она может дополнительно опылять многие недавно самоопылившиеся цветки колосков.

У пшеницы, таким образом, самостраховка от бесплодия поставлена на первый план, а самозащита от своей пыльцы как бы отодвинута на второй.

У ржи, наоборот, на первый план выдвинута самозащита от собственной пыльцы. Рожь завязывает семена только под воздействием чужой пыльцы. Цветки ржи, насильственно опыленные собственной пыльцой, не дают совсем или дают лишь ничтожный процент семян, которые плохо всходят и образуют в посеве растения чахлые и нежизнеспособные.

И не только на самоопыляющейся пшенице, но и на ветроопыляемой кукурузе, на насекомоопыляемых подсолнечнике, гречихе, на множестве зерновых, технических, плодовых, декоративных и других видов растений сотни опытов согласно показывали, что растение может дать достаточное количество полноценных семян и здоровое, нормальное потомство, как правило, лишь тогда, когда при опылении ему предоставляется возможность свободно выбрать себе пыльцу.

Это оказалось требованием первостепенной важности не только при гибридизации, но и вообще при всяком опылении.

В опытах с разнообразными видами растений опыление давало удовлетворительные результаты только тогда, когда на цветки наносилось достаточно пыльцевых зерен. Чем меньше пыльцы получал цветок, тем худшими оказывались и семена и потомство из них.

В одном опыте с арбузами из всех цветков, получивших от трех до 25 пыльцевых зерен, ни один не развил завязи. А единственный цветок, получивший 27 пылинок, дал плод, однако совсем небольшой, уродливый и почти не имевший всхожих семян.

На обширной бахче, плохо посещавшейся пчелами, 80 процентов завязей арбуза отмирали, а завязывавшиеся арбузы вырастали совсем мелкими (весом не больше килограмма), с тощими, щуплыми семенами. Арбузы были покрыты пятнами, давшими повод предположить, что бахча поражена неизвестной болезнью.

Точно так же страдали от недостатка пчел-опылителей и дыни, и тыквы, и огурцы. Почти все завязи, образовавшиеся на растениях, отмирали, а о плодах, которые развивались, можно было сказать, что они на себя непохожи. Дыни получались какие-то искривленные, размером не больше груши, огурцы знаменитого сорта Нежинский оказывались сморщенными, крючковатыми…

Стоило только подвезти к бахче пчел, и все вновь завязывающиеся арбузы стали вырастать крупными, вес их достигал пяти килограммов, а пятен и следа не было. Нормальную форму и нормальный размер приобрели также и вновь завязывающиеся тыквы, дыни, огурцы.

Терпеливые наблюдатели подсчитали, что один женский цветок арбуза на бахче по соседству с пасекой посещался в среднем 36 пчелами, каждая из которых обследовала в полете не менее двадцати мужских цветков. Получалось, что пчелы приносили на один женский цветок пыльцу с сотен (точная средняя – 720!) мужских цветков.

Хотя другие бахчевые и менее требовательны в указанном отношении, все-таки на рыльце цветка тыквы наносится, как выяснилось, пыльца примерно с пятидесяти мужских цветков, на рыльце огуречного цветка – с двухсот цветков, на рыльце дыни – с пятисот.

Поразительное явление обнаружил советский исследователь биологии хлопчатника профессор Д. Тераванесян. Он доказал: если наносить на рыльце пестика цветков минимальные количества пыльцевых зерен, количество образующихся от такого опыления семян оказывается невелико, но из них развиваются растения, сильно отличающиеся от материнской формы и обладающие рядом совершенно новых свойств, не присущих ни одному из родителей.

Отчет об опытах, продолжавшихся не один год, стал мировой сенсацией. Во всех странах, где возделывает-ся хлопчатник, селекционеры этой культуры взяли на вооружение новый способ усиления изменчивости растений для поиска полезных и важных в хозяйственном отношении уклонений от типичного.

Для теории общей биологии «эффект Тераванеся-на», как назвали явление некоторые зарубежные исследователи, тем любопытнее, что по ряду результатов напоминает следствия насильственного опыления цветков их собственной пыльцой.

Опыление достаточным количеством пыльцы на всех видах растений давало нормальные плоды, из которых развивались нормальные растения, типичные для сорта.

То же показали опыты с плодовыми…

Чем шире развертывались исследования, чем больше разных растений изучали агрономы и селекционеры, тем очевиднее становилось, что смешанная пыльца часто обладает большей оплодотворяющей силой, чем односортная, что обилие пыльцы и ее разнообразие производят с растениями подлинные чудеса.

Но почему же свободное естественное опыление часто оказывается более успешным, чем искусственное, даже в тех случаях, когда оно производится смесью пыльцы?

Можно ли считать случайностью, что процент завязывающихся семян у многих растений резко повышается именно в присутствии насекомых?

В опытах на гречихе, люцерне, подсолнечнике, например, доказано, что успех оплодотворения цветков возрастает, если легко процарапывать, хотя бы иглой, рыльца пестиков. Поцарапывание, видимо, заменяет собой трение, производимое о рыльце цветка хитиновым покровом тела насекомого.

Роль и значение этого поцарапывания значительно более существенны, чем можно поначалу предположить.

Из всего рассказанного нетрудно прийти к выводу, что взаимодействие между волосяным покровом тела пчелы и зрелым рыльцем цветка может способствовать развитию семян в иных случаях даже без нанесения пыльцы, без опыления пчелами.

Здесь уместно поставить вопрос: почему все это связывается только с медоносной пчелой? Разве только она опыляет цветки растений?

Цветки растений действительно посещаются очень многими видами насекомых. Специалисты разделяют их на три группы: случайных, условных и обязательных посетителей.

Обязательным опылителем смоковницы, она же фиговое дерево, инжир, является оса-бластофага. Цикл развития осы согласован со сложным ритмом цветения и плодоношения инжира. В сюжете «инжир – бласто-фага» академик В. Комаров увидел «замечательный пример взаимной приспособленности растения с насекомым», а энтомолог С. Малышев – случай особо глубоких изменений анатомии, морфологии и поведения насекомого, воспитанных «особыми условиями жизни внутри соцветий» смоковницы.

Другой пример обязательного опылителя представляет оса, посещающая цветки орхидеи Эпипактис ла-тифолия. Этот случай был известен еще Дарвину и, к слову, весьма заинтересовал его. «Несколько экземпляров латифолии росло, – писал ученый в сочинении „Опыление орхидей“, – около моего дома, я имел возможность в продолжение многих лет наблюдать здесь и в других местах способ их опыления. Хотя пчелы и шмели разных видов постоянно летали над этими растениями, я никогда не видел, чтобы пчела или какое-либо двукрылое насекомое посещало эти цветки. С другой стороны, я неоднократно видел, как обыкновенная оса Веспа сильвестрис высасывала нектар из чашевидной губы. При этом я видел и акт опыления, совершавшийся при помощи ос, уносивших пыльцевые массы и затем переносивших их на своих головках на другие цветки. М-р Оксенден также сообщает мне, что большая грядка Эпипактис пурпурата… посещалась „тучами ос“. Весьма замечательно, что нектар этого эпипактис не представляет привлекательности ни для какого вида пчел».

В сочинениях Дарвина счета нет примерам взаимоприспособленности цветков и насекомых, однако же он счел возможным признать: «Наиболее удивительными из известных… является Эпипактис латифолия»!

О том, к каким неожиданным выводам привело дальнейшее изучение заинтриговавшей Дарвина эпипактис и других орхидей, стало известно лишь в начале текущего столетия. Да, Дарвин не зря считал случай с эпипактис загадкой. Теперь-то аналогичное явление обнаружено на нескольких орхидных, опыляемых либо определенными осами, либо определенными шмелями, либо одиночными пчелами. Опылители привлекаются к этим цветкам не нектаром и не пыльцой, которую они переносят от цветка к цветку не в виде зерен, опудри-вающих все тело или отдельные его участки, а в виде спрессованных пакетов, прикрепленных к голове.

Что же тогда зовет насекомых к цветкам? Ответ подсказан изучением состава опылителей: это все самцы. Они у этих видов перепончатокрылых выводятся раньше самок. А сердцевина прекрасного цветка похожа на самок того же вида. Тут не просто общее сходство, ограниченное формой и контурами цветка. Цветок издает и запах, производимый циклическими секс-витерпенами, сходный с привлекающими выделениями самок. Это не все: когда обманутый сходством и запахом самец опустится на губу орхидеи, вступают в действие осязательные позывные волосовидных структур на лепестке губы. Самец насекомого пробует копулировать с цветком и улетает, унося на другой цветок рожки поллиний.

Совершенно новый пример обязательных опылителей открыт недавно венским ботаником Ш. Фогелем. Им обнаружено поначалу в странах Южной Америки, флору которой профессор изучал в длительных экспедициях, потом и в Европе, свыше сотни видов с цветами не нектароносными, а «маслоносными». Никто и представления не имел, что такие существуют. Семена или плоды, содержащие масла, кто не слышал о них? Академик В. Пустовойт создал сорта подсолнечника, у которого семянка представляет почти чистую каплю растительного масла, упакованного в лузгу. Так то семянка. Фогель открыл цветки, выделяющие жирные масла.

Одновременно Фогель выявил десятки видов не медоносных, а «маслоносных» пчел. Эти пчелы двумя – передней и средней – парами ножек счесывают с гребешков на цветках жировые капли и собирают их в губчатые корзинки на задней паре ножек. И такое бывает! Собранным маслом пчелы (все они одиночных видов) пропитывают пыльцевые хлебцы – корм для личинок, уложенный в заранее приготовленные норки. По одной булочке с маслом для каждой будущей личинки. На этом она и вырастет, превратится в куколку, затем во взрослое насекомое. Профессор Фогель совершил сразу несколько открытий: в ботанике – в анатомии и физиологии цветковых, в энтомологии – в морфологии и физиологии насекомых, в экологии – науке о связях организма со средой, в этологии – науке о поведении животных.

Вместе взятые открытия Фогеля пролили новый свет на возникновение той взаимно совершенствующейся целесообразности, в данном случае в строении цветка и поведении опыляющих его насекомых.

В случаях со случайными и условными посетителями цветков взаимная приспособленность их менее наглядна.

Основными опылителями цветков являются посетители обязательные, которых, в свою очередь, разделяют на опылителей большого, среднего и малого радиуса действия.

Медоносные пчелы стоят на первом месте в описке обязательных посетителей, имеющих большой радиус действия.

В погожий весенний день, когда цветут яблони, груши, вишни, сливы, стоит, наметив себе наблюдательный участок, последить, какие насекомые являются за кормом на ароматные венчики.

Очень поучительны такие наблюдения и в огороде, если следить за растениями, которые возделываются не ради вершков, как салат, капуста или табак, и не ради корешков, как морковь, свекла или редис, а ради плодов, как, скажем, огурцы или семенники почти всех видов овощных. И на лугах, когда цветут бобовые травы – корм всякой домашней живности, главный опылитель – пчелы!

Подсчитано, что в среднем 80 процентов посещений цветков культурных растений совершаются пчелами и только 20 процентов – всевозможными осами и мухами, шмелями и жуками, большими и маленькими бабочками.

Но в названные 20 процентов входит множество насекомых, которые, посещая растения, главным образом повреждают их. Даже в тех случаях, когда эти посетители цветков живут на цветочной пище, они почти не производят опыления, так как пыльца не пристает к их гладкому хитиновому панцирю.

Почти все бабочки и подавляющее большинство мух (исключение составляют, видимо, только мухи сирфиды) оказываются на каком-нибудь этапе своего развития вредителями растений и на всех этапах негодными опылителями цветков, к которым они привлекаются одним нектаром.

Некоторые бабочки, перелетая с цветка на цветок, могут, правда, производить опыление. Они, однако, так долго задерживаются на каждом цветке, что количество растений, посещенных ими за день, оказывается в конечном счете ничтожным.

Почти бесполезны как опылители и многочисленные мухи, а также такие насекомые, как орехотворки, пилильщики, наездники.

Что касается ос, шмелей и всевозможных пчел, то, собирая пыльцу и нектар, они изо дня в день посещают преимущественно цветки одного вида и даже сорта, обследуют цветки быстрее, чем бабочки, а мохнатые их тельца покрываются при этом большим количеством пылинок цветня.

Наибольшими же способностями и возможностями как опылители растений обладают именно одомашненные медоносные пчелы.

Их летный сезон начинается ранней весной и кончается осенью. При благоприятных условиях они посещают цветки все время, дикие же пчелы – только в течение нескольких дней в году.

Медоносная пчела живет семьей из десятков тысяч насекомых, тогда как в колонии ос и шмелей редко бывает больше 200 – 300 насекомых. При этом ранней весной, когда самки ос и шмелей только еще закладывают свои колонии, пчелы, перезимовавшие сильными семьями, уже начали опыление цветков. А плодовые деревья, например, цветут, как правило, раньше, чем выведутся первые шмелиные поколения.

Правда, у шмелей есть перед пчелами то преимущество, что они исправно летают и в холодную и в ветреную погоду. Зато пчелы в отличие от шмелей посещают и цветки, потерявшие лепестки из-за ветра или дождя. Кроме того, и это для нас главное, медоносная пчела, поселенная человеком в улей, может быть в случае необходимости на телеге, на автомашине, на плоту или на моторной лодке, наконец, на самолете переброшена в любое место, где требуется опыление растений.

Последнее обстоятельство с каждым годом приобретает все большее значение во всем мире.

Однако и это еще не исчерпывает всех преимуществ пчелы как опылителя.

Большинство насекомых посещает растения и цветки, чтобы насытиться самому и прокормить свое потомство. И как бы прожорливо ни было то ,или другое насекомое, оно съедает пищи не больше, чем в силах съесть. Пчела же с ее ограниченным по емкости медовым зобиком способна собирать огромные количества нектара, сносимого ею в соты гнезда. При этом в культурных ульях, где пчеловод регулярно вынимает залитые медом соты и подставляет вместо них пустые, семья пчел становится ненасытной и, значит, может быть превращена в неутомимого посетителя и опылителя растений.

Все это тем важнее и существеннее, что пчела, как уже говорилось, отнюдь не механически переносит пыльцу с цветка на цветок.

Каждому, кто наблюдал насекомых на цветках, приходилось видеть, как пчела, покинув растение, на котором она только что собирала нектар, коротким и быстрым рывком перебрасывается к стоящему рядом. Стремглав падая на него, она будто опустилась на намеченный цветок, но, еще не коснувшись его, как бы отброшенная невидимой силой, отпрянет, чтобы снова припасть, будто проверяя себя, и снова уже окончательно отлететь прочь.

Многие видели это, но не все задумывались над причинами каприза пчелы. Почему, в самом деле, отказалась она посетить этот цветок?

Простое наблюдение установило, что отмеченные исследователем цветки тех растений клевера, которыми пренебрегли пчелы, оказались, несмотря на их здоровый вид, больными цветочной плесенью. Через некоторое время признаки заболевания стали очевидными уже и для человека.

Осмотрительность пчелы, отказавшейся посетить цветок, который, как впоследствии выяснилось, был больным, еще раз засвидетельствовала тонкость ее инстинктивного восприятия и показала, что пчела опыляет цветки выборочно, посещая только здоровые. А ведь это очень важно и для растений: так отбираются формы, устойчивые к плесени.

Не в одной лишь избирательности, проявляемой при посещениях цветков, сказываются особые свойства пчелы как опылителя.

Две обножки пыльцы, которые она несет в улей, могут весить до 20 – 25 миллиграммов. В этих обножках три-четыре миллиона пыльцевых зерен. Чтобы собрать их, пчеле приходится посетить многие десятки и сотни цветков (на клевере, к примеру, триста) и при этом перенести на себе с цветка на цветок огромное количество пылинок цветня.

На мохнатом теле пчелы в разгар летного дня насчитывали 50 – 75 тысяч пыльцевых зерен. А ведь каждый цветок посещается насекомым-опылителем неоднократно.

Подобно тому как Шпренгель и Дарвин обнаружили в строении и физиологии цветковых венчиков приспособления, предотвращающие или ограничивающие возможность самоопыления, а также облегчающие возможность перекрестного опыления, сейчас в строении и физиологии цветков и в поведении насекомых-опылителей открываются приспособления, говорящие о полезности многократного посещения венчика опылителями.

Все нагляднее подтверждает это установленный профессором А. Мельниченко факт продолжающегося выделения нектара цветками после их посещения первым опылителем. Даже наиболее скупые в этом отношении цветки люцерны после вскрытия первым посетителем продолжают какое-то время выделять нектар. А уж горох, гречиха, донник, клевер, горчица, фацелия – именно эти культуры проверялись в опытах после посещения первым опылителем – еще долго продолжают пополнять нектаром хранилища в венчике.

Если рассмотреть мужской цветок огурца при десятикратном увеличении, то можно увидеть между пыльниками три округлых отверстия. Пчела, посещая цветок, вводит в одно из отверстий свой гибкий язычок, которым и вычерпывает запас нектара, но только в одно хранилище. Казалось, почему бы не повторить операцию, проверив второй и третий ход к нектару? Нет, ни один опылитель так не поступает: опустошив одно хранилище, он покидает цветок и перелетает на следующий, где снова проверит хоботком– только одно из трех хранилищ. Вот почему, попадая на женский цветок, опылитель, чаще всего пчела, доставляет на рыльце пестика смесь пыльцы со множества мужских цветков.

Не может не иметь значения и то, что один цветок посещается пчелами по нескольку раз на разных фазах его развития, в разные часы дня, когда и пыльца и рыльца в какой-то мере меняют свои свойства. К этому надо добавить некоторое действие, очевидно, всегда имеющейся на теле насекомого примеси пыльцы растений иных видов и разновидностей – след случайных посещений других цветков. В этой области есть, бесспорно, еще и другие остающиеся пока нераскрытыми тайны, которые ждут своих исследователей.

Все они вместе – и разведанные, и еще до сих пор не открытые, и понятые, и еще пока лишь угадываемые стороны – все вместе дают ответ на ту «возмутительную загадку», которая так занимала Дарвина, видевшего пользу перекрестного опыления, но еще не знавшего в подробностях важных его особенностей. Теперь благодаря работам советских ученых они становятся известными, и пчела предстает перед биологом как живая кисточка, при помощи которой

естественно опыляются цветки растений. Освоение и усовершенствование этой важной операции необходимо для человека, обязанного, как завещал И. Мичурин, создавать растения лучше природы.