Способы распространения семян. Удивительный мир растений
Половое размножение у семенных растений, к которым относятся цветковые и голосеменные, осуществляется с помощью семян. При этом обычно бывает важно, чтобы семена оказались на достаточно удаленном расстоянии от родительского растения. В этом случае больше шансов, что молодым растения не придется конкурировать за свет и воду как между собой, так и со взрослым растением.
Покрытосеменные (они же цветковые) растения в процессе эволюции растительного мира решили проблему распространения семян наиболее успешно. Они «изобрели» такой орган как плод.
Плоды служат приспособлением к определенному способу распространения семян. По-сути, чаще всего распространяются плоды, а семена вместе с ними. Поскольку способов распространения плодов достаточно много, то существует множество разновидностей плодов. Основными способами распространения плодов и семян являются следующие:
животными (в том числе птицами и человеком),
саморазбрасыванием,
с помощью воды.
Плоды растений, которые распространяются ветром, имеют специальные приспособления, увеличивающие их площадь, но не увеличивающие их массу. Это различные пушистые волоски (например, плоды тополя и одуванчика) или крыловидные выросты (как у плодов клена). Благодаря таким образованиям, семена долго парят в воздухе, а ветер их относит всё дальше и дальше от родительского растения.
В степи и полупустыне нередко растения засыхают, и ветер обламывает их у корня. Перекатываемые ветром, засохшие растения рассыпают по местности свои семена. Таким «перекати-поле» растениям, можно сказать, не нужны даже плоды для распространения семян, так как с помощью ветра их распространяет само растение.
С помощью воды распространяются семена водных и околоводных растений. Плоды таких растений не тонут, а уносятся течением (например, у ольхи, растущей по берегам). Причем это не обязательно мелкие плоды. У кокосовой пальмы они крупные, но легкие, поэтому не тонут.
Приспособления плодов растений к распространению животными более разнообразные. Ведь животные, птицы и человек могут по-разному распространять плоды и семена.
Плоды некоторых покрытосеменных приспособлены к тому, чтобы цепляться за шерсть животных. Если, например, животное или человек пройдет рядом с репейником, то за него зацепится несколько колючих плодов. Рано или поздно животное их сбросит, но семена репейника окажутся уже относительно далеко от исходного места. Кроме репейника, примером растения с плодами-зацепками является череда. Ее плоды относятся к типу семянки. Однако у этих семянок есть маленькие шипы, покрытые зубчиками.
Сочные плоды позволяют растениям распространять их семена с помощью животных и птиц, которые поедают эти плоды. Но как же они их распространяют, если плод и семена вместе с ним съедены и переварены животным? Дело в том, что переваривается в основном сочная часть околоплодника плода, а вот семена - нет. Они выходят из пищеварительного тракта животного. Семена оказываются далеко от родительского растения и окружены пометом, который, как известно, неплохое удобрение. Поэтому сочный плод можно считать одним из самых успешных достижений эволюции живой природы.
Существенную роль в распространении семян сыграл человек. Так плоды и семена многих растений были случайно или намеренно завезены на другие континенты, где они смогли прижиться. В результате сейчас мы можем, например, наблюдать как в Америке растут растения, характерные для Африки, а в Африке - растения, родина которых Америка.
Существует вариант распространения семян с помощью разбрасывания, а точнее саморазбрасывания. Конечно, это не самых эффективный метод, так как семена оказываются всё-равно близко к материнскому растению. Однако такой способ нередко наблюдается в природе. Обычно разбрасывание семян характерно для плодов типа стручок, боб и коробочка. Когда боб или стручок засыхает, его створки скручиваются в разные стороны, и плод растрескивается. Из него с небольшой силой вылетают семена. Так распространяют свои семена горох, акация и другие бобовые.
Плод коробочка (например, у мака) колышется на ветру, и их него высыпаются семена.
Однако саморазбрасывание характерно не только для сухих семян. Например, у растения под названием бешеный огурец семена вылетают их сочного плода. В нем скапливается слизь, которая под давлением выбрасывается вместе с семенами.
растительного мира предусмотрела не только развитие и приспособленность к окружающей среде растений, но и выработала приспособление к эффективному распространению семян. Распространение семян и плодов необходимо растениям для того, чтобы они не конкурировали за ресурсы.
Пример 1
Например, если отросток появляется под материнским растением то, скорее всего, он погибает из-за недостатка солнечного света, или малоразвит.
Разнообразное строение плодов предоставляет различные способы распространения. Распространение осуществляется при помощи антропогенных, биотических и абиотических факторов. Исходя из этого, существует четыре способа распространения плодов и семян:
- Животные и человек;
- Ветер;
- Вода;
- Самораспространение.
Многие плоды способны распространятся несколькими из способов.
Распространение плодов и семян животными
Замечание 1
Считается что животный способ распространение семян самый эффективный, поскольку человек и животные способны относить достаточно далеко от материнского места растения. Человек распространяет множество видов растений на все материки света.
Известно четыре варианта распространения семян.
Одним из вариантов - распространяются сухие плоды . С помощью мелких крючочков, зацепок, колючек, семена крепятся к шерсти животных и попадают на одежду человека. Таким образом, семена мигрируют вместе с животными и человеком. Семена растений, оказавшись на новом месте и при благоприятных условиях, прорастают. Например, череда, подмаренник, лопух, верблюжья колючка и другие цепкие растения.
Второй вариант распространения осуществляется сочными плодами . Животные, поедая сочные плоды, не перерабатывают семена плодов, и таким образом семена оказываются на другом месте. На пример растения образующие сочные съедобные плоды, ягоды, яблоки, вишни, рябина, бузина и др.
Третий вариант существует благодаря запасам плодов грызунов . Забытые или потерявшиеся не съеденные плоды грызунов распространяются. Например, орехи, желуди, злаковые растения.
Четвертый вариант присущ человеку . Переезжая на дальние расстояния человек, перевозит большие грузы и вместе с ними случайно перевозятся семена и мелкие плоды растений с одного континента на другой. Так же человек может специально перевести на свою родину плод или семя растений для дальнейшего его выращивания. Так в Европу, например, были завезены с других материков картофель и табак. Примеров такого распространения очень много.
Распространение плодов и семян ветром
Семена и плоды приспособлены к полету благодаря их легкости. От этой способности зависит расстояние полета семени или плода. Кроме их массы расстояние преодолевается при помощи летательных образований, которые увеличивают площадь плода. От большого объема поверхности плода и его маленькой массы, зависит его легкость полета.
Летательные образования представлены летучками и крылатками. К летучкам относят плоды с пушистыми образованиями или парашютики. Например, тополь, ива, хлопчатник, одуванчик и др. крылатки имеют пленчатые выросты, они достаточны большие, что с легкостью осуществляется полет плода. Плоды-крылатки характерны для деревьев, например, клен, береза, ясень.
Распространение плодов и семян водой
Водой распространяются соответсвенно водные растения, а также те растения, которые растут над водой вдоль берегов. Плод приспособлен к плавучести при помощи образования воздушных полостей внутри него. Например, в волокнистой части кокоса находится много воздуха, поэтому кокосы не тонут и достигают соседних островов. Губчатым плодом окружены семена кувшинок, что не дает им утонуть. Так же при помощи воды распространяются осока, ольха.
Самораспространение семян плодами
Такой способ характерен для раскрывающихся сухих плодов, при созревании они сами обеспечивают разброс семян. В некоторых случаях семена выталкиваются с силой. Так ветром, от созревшей коробочки, которая вскрывается и колышется, рассыпая семена, распространяются растения, например, фиалки, мак. Именно коробочка приспособлена для самораспространения, а ветер играет лишь второстепенную роль.
Распространения растений имеющих плод боб осуществляется при помощи его созревания, высыхания, скручивания и, в конечном итоге, растрескивания по шву, что способствует разбрасывания семян. Так распространяются акация, люпин, бешенный огурец, недотрога.
Замечание 2
Самораспространения по отношению с остальными способами, считается не эффективным. Поскольку, от родительского растения семена не отлетают.
После созревания плоды и семена падают недалеко от материнского растения и прорастают, продолжая растительный род. Но в большинстве случаев животные, вода, ветер переносят их на новые места, где, при наличии благоприятных условий, они прорастают и обеспечивают освоение растениями новых местообитаний. Так происходит расселение - необходимый этап в семенном размножении. Благодаря расселению происходит расширение территории обитания видов растений, заселение растениями островов и территорий после пожаров, вулканических извержений, обогащения состава растительных сообществ и т. Плоды семян растений распространяются различными способами: сомопоширення, ветром, животными, водой, человеком.
Существует большая группа растений, способных самостоятельно распространять (способы расселения растений ) плоды и семена (горох, фасоль). В них после созревания плоды растрескиваются, и семена с помощью механических сил катапультируется на большие расстояния. Растения могут распространять семена и с помощью давления. Например, в Крыму и на Кавказе растет огурец-пирскач. Когда семя созреет, в плодах собирается слизь, которая вместе с семенами с силой выбрасывается наружу.
Многие растения имеют приспособления для распространения плодов ветром (анемохория ). В одних растений плоды и семена очень легкие (орхидеи), в других - развиваются волоски (тополь белый), парашютики (одуванчик), крылатки (клен). В степных и полупустынных растений (верблюжья колючка, курай), которых называют "перекати-полем", высохшие кусты имеют шарообразную форму, легко перекатываются ветром, рассеивая при этом семена.
Многие растения имеют приспособления для распространения плодов и семян животными (зоохория ). Например, сочный околоплодник у плодов рябины, черешни привлекает птиц, крючочки у плодов лопуха настоящего служат для удержания в шерсти млекопитающих. Муравьи разносят семена чистотела, фиалок, что съедобные придатки.
Во многих водных растений (кувшинки, кувшины) распространение осуществляется с помощью воды (гидрохория ), поэтому их плоды и семена имеют водонепроницаемые ткани, воздушные камеры, слизистые покровы с пузырьками и тому подобное. В кокосовой пальмы внешний слой ее "орехов" водонепроницаемый, а средний - образован из волоконец, между которыми есть много воздуха. Эти особенности вместе с длительным периодом покоя позволяют кокосовой пальме расселяться на большие расстояния с помощью океанических течений. А вот плоды сейшельской пальмы регулярно доходят Сейшельских к Мальдивских островов, но никогда там не прорастают.
Большую роль в распространении семян растений играет человек (Антропохория ). Семена и плоды переносятся с различными товарами, предметами, одеждой. Иногда человек, не желая того, способствует распространению сорняков: то высевают их семена вместе с семенами культурных растений (куколь обыкновенный), то переносит из района в район обуви или одежде (череда). Сорняки используют для своего распространения все возможные виды транспорта. Иногда зеленые пришельцы настолько широко распространяются на чужой территории, становятся как бы местными растениями. Так, из Америки в Европу занесены галинсога мелкоцветная и амброзия, а из Европы в Америку - подорожник, чертополох.
Распространение растений по всей территории планеты – это процесс, который постоянно совершенствуется природой. Все растительные культуры, которые встречаются на Земле, обладают какими-то своими методами размножения, в которых могут участвовать прочие растения, животные, природные явления и пр. Некоторые способы распространения растений плодами и семенами особенно интересны. Подобные способы могут показаться чуть ли не чудом даже самым стойким скептикам. Поговорим о возможностях природы в таком вопросе чуть более подробно.
После того, так на культуре формируются семена или плод, они созревают и отделяются от родительского растения. Ботаники утверждают, что чем дальше относится такой посадочный материал, тем меньшей будет вероятная конкуренция от родительской особи. Кроме того при широком распространении у растений появляется шанс на колонизацию новых территорий и увеличение размера популяции.
Распространение плодов и семян растений
Распространение животными
Считается, что распространение плодов и семян животными является достаточно надежным, так как разные звери активно посещают участки с высокой плодородностью, на которых семена будут отлично расти. Многие плоды имеют на себе колючки или специальные крючочки, которые цепляются на кожу или на шерсть животных, оказавшихся рядом, что способствует их перенесению на значительное расстояние, после чего они «рано или поздно» упадут в грунт либо будут содраны, но все равно попадут в него.
Яркими примерами таких растений можно назвать лопух, подмаренник цепкий, морковку, череду, лютик, гравилат, а также репешок.
Так гравилат имеет особенные крючочки на столбике, а плоды лопуха окружаются крючкоподобными листиками обертки, также на них есть небольшие достаточно жесткие волоски, способные проникать в кожу и провоцировать раздражение (это приводит к расчесыванию и последующему отпаданию плодов). Подмаренник, морковь и лютик обладают перикарпием, окруженным выростами, похожими на прицепки. А череда имеет на плоде летучку, как у одуванчика, однако с достаточно прочными шипами.
К этой группе растений также можно отнести культуры с сочными плодами, к примеру, ежевику, сливу, томат, яблоню и землянику. После того, как их съедят животные, семена проходят сквозь пищеварительный тракт и попадают наружу с испражнениями. После падения на плодородный грунт такой посадочный материал без труда прорастает.
Распространение ветром
У тех растений, плоды и семена которых переносятся ветром, наличествуют специальные приспособления, облегчающие этот процесс. К таковым можно отнести летучки, их можно увидеть на семенах ивы, кипрея, одуванчика, хлопчатника. Кроме того такое приспособление характерно и для клена, граба, ясеня и пр.
У определенных культур плод похож на коробочку, которая располагается на ножке и колышется ветром, что приводит к рассыпанию многочисленных мелких семян. Такие растения представлены маком, чернушкой, наперстянкой и пр.
У некоторых представителей флоры семена являются столь мелкими и легкими, что могут разноситься ветром, не имея для этого никаких дополнительных приспособлений. В эту группу можно отнести орхидеи. У таких растений семена выпадают после растрескивания шва между плодолистиками. При этом посадочный материал выбрасывается из них достаточно сильным толчком. Дополнительно некоторые растения могут иметь на своих семенах приспособления для переноски ветром, как пример, можно привести кипрей.
Распространение водой
Достаточно немного растений имеют плоды или семена, которые специально приспособились для водного распространения. Такой посадочный материал содержит небольшие воздушные полости, которые удерживают его на поверхности водоема. Как пример можно привести кокосовый орех, представляющий собой костянку с волокнистым покровом и значительным количеством воздухоносных полостей. К такой группе растений относится и кувшинка, чье семя обладает губчатой оболочкой, которая происходит из ножки семязачатка.
Случайные распространения
Ботаники не строго разделяют семена и плоды по категориям, зависящим от метода их распространения. Многие культуры могут распространяться несколькими вышеназванными способами, а то и всеми ими. Самым главным фактором случайного распространения является человек, ведь семена могут с легкостью переноситься на одежде, цепляться к грузам и попадать таким образом на значимое расстояние от родительского растения. Многие зерновые культуры засоряются семенами сорняков. Кроме того посадочный материал может случайно распространяться ураганами, наводнениями и пр.
Самые интересные способы распространения семян растений
Одним из любопытных примеров такого распространения можно назвать процесс разбрасывания семян удивительным растением бешеный огурец. Его плод схож на вид с обычным огурцом, а после достижения полной зрелости его мясистые ткани, окружающие семена, становятся слизистой массой. После того, как плод отделяется от плодоножки, возникает давление на его содержимое, сравнимое с принципом реактивной тяги, благодаря чему происходит разбрасывание семян на значительную площадь. Происходит это наподобие выстрела пушки. Похожим методом распространения семян обладает также обыкновенная кислица.
Бобовые культуры способны выталкивать семена на достаточно большое расстояние, а эшшольция откидывает от себя весь плод вместе с созревшими семечками.
Итак, существует довольно много способов, обеспечивающих размножение и распространение растений по нашей планете.
Лекция. Распространение плодов и семян.
Одна из причин огромного разнообразия семян и плодов – различные приспособления к их распространению.
Так как подавляющее большинство растений ведут прикрепленный образ жизни, - все они вынуждены распространяться в пространстве и во времени зачатками – диаспорами.
Процесс распространения диаспор растений – диссеминация (лат. disseminare – рассеивать, распространять).
Диссеминация необходима:
для сохранения и расширения ареала вида;
как вариант избегания экстремальных условий и периодов года (пережидание их в зародышевом, покоящемся состоянии);
для предотвращения нежелательного близкородственного скрещивания, усиления перекомбинации генов, и => для сохранения гетерозиготных гетерозисных особей;
для поддержания более или менее постоянного состава фитоценоозов.
С теоретической точки зрения – изучение способов диссеминации позволяет раскрыть особенности биологии конкретных видов, пути формирования растительных сообществ и растительного покрова.
С практической точки зрения –
1) для изучения возможностей естественного восстановления лесов после пожаров, вырубок и других воздействий.
2) в практике сельского хозяйства, знание особенностей распространения семян сорных видов помогают сократить их численность до минимума.
Основные способы расселения плодов и семян
(старый учебник с.428 – 430).
Для обозначения отдельных способов расселения растений употребляют термины, в основе которых лежит корень «хорео» - распространяюсь, расселяюсь.
Диссеминация плодов и семян
Автохория Аллохория
Барохория
Автомеханохория Анемохория Гидрохория
Геокарпия (ветром) (водой)
Зоохория Антропохория
(животными) (человеком)
1. Автохория – расселение плодов и семян самостоятельно, без участия каких-либо внешних факторов.
Автохория осуществляется в 3 формах:
Барохория – самопроизвольное опадение зрелых диаспор под собственной тяжестью (сорные растения, пальмы, ряд сложноцветных с массивными плодами и семенами и т.п.).
Автомеханохория – активное разбрасывание семян при вскрывании зрелого плода (створки плода бобовых – фасоль и т.д.; недотрога – сильное осмотическое давление в клетках, при прикосновении к зрелому плоду коробочка с силой раскрывается и семена разбрасываются; бешеный огурец – при созревании плода идёт повышение давления во внутренних тканях и при падении или внешнем воздействии – сочная мякоть вместе с семенами с силой выстреливается наружу.
Геокарпия – самосозревание плодов в почве. У ряда фиалок и арахиса после оплодотворения, благодаря геотропическим движениям плодоножек завязи зарываются в почву, где и происходит рост и созревание плодов.
Растения с автохорными плодами составляют 20 – 30% от всех цветковых растений.
2. Аллохория (греч. allos – другой) – распространение диаспор с помощью внешних факторов (ветра, воды, животных, человека).
1. Анемохория – распространение диаспор растений воздушными течениями, ветром.
Ветер самый распространненый фактор, но не всегда эффективный.
Основная масса семян и плодов переносится по воздуху. Некоторые распространяются двигаясь по снежному насту наподобие буера (семена сосны), некоторые по поверхности воды (плоды тростника), ряд растений перекати-поле переносятся ветром по поверхности земли и при этом рассеивают свои семена.
По способам переноса ветром выделяют 3 группы анемохорных растений.
1 группа. Растения с парящими семенами (парение предполагает долгий полёт семян в воздухе), что обеспечивается:
Малым весом семян (например, пылевидные семена грушанковых и орхидных);
Специальными парашютиками, волосками и хохолками-папусами (у сложноцветных и ивовых), которые обеспечивают:
Долгий полёт семени или плода;
Снижение этих семян и плодов обеспечивается гигроскопичностью парашютиков, волосков и хохолков.
2 группа. Растения с планирующими семенами (например, у клёна, ясеня, березы, вяза). Как правило такие растения имеют плоды с выростами и называются – крылатками . Летят по снижающейся траектории, так как они более тяжелые чем парящие плоды и разносятся на меньшие расстояния.
3 группа. Растения с воздушными плодами-дирижаблями (например, пустынные бобовые имеют лёгкие вздутые плоды, переносящиеся ветром как дирижабли частично по воздуху, а частично по поверхности песка, воды и т.п.). (Джузгун, клевер земляничный).
2. Гидрохория - распространение диаспор растений с помощью воды.
Диаспоры гидрохорных растений имеют приспособления препятствующие смачиванию водой и => для их семян и плодов характены:
Несмачиваемость (восковый слой, густое опушение);
Высокая плавучесть (воздухоносные полости, слизистые чехлы и т.п.).
Гидрохория характерна для гидрофитов, растений морских побережий и речных долин (кувшинка, кубышка, рдест, кокосовая пальма, ежеголовник). Наиболее эффективно по дальности – разнос семян и плодов морскими течениями.
3. Зоохория – распространение диаспор животными.
Различают эндзоохорию, эпизоохорию и синзоохорию.
Эндзоохория - распространение семян при поедании животными сочных плодов. Семена проходят неповрежденными через пищеварительный тракт и выбрасываются с экскрементами. В умеренных широтах этот способ распространения семян очень характерен для птиц поедающих яркие, сочные, питательные плоды калины, рябины, черемухи, боярышника, приспособленных для этих целей. Семена таких растений часто имеют твердую, каменистую семенную кожуру.
Эпизоохория – пассивный разнос диаспор на теле животного. Диаспоры имеют специальные приспособления (прицепки, колючки, клейкие вещества – череда, липучка, лопух) или они очень мелкие и разносятся на перьях и лапах, прилипая к ним с грязью (например, подорожник).
Синзоохория – активное распространение, связанное с запасанием пищи. Диаспоры, снабженные специальными питателными придатками – ариллусами (у хохлатки, пролески, фиалок, клещевины, чистотела) растаскиваются муравьями – мирмекохория , или ореховидные диаспоры (у сосны сибирской, дуба, бука, лещины) распространяются (невольно) грызунами (белками, мышами, бурундуками) или птицами (сойками, кедровками), которые делают кладовые, о которых потом забывают, не находят и => благодаря им происходит восстановление лесов на вырубках и пожарищах.
4 . Антропохория – распространение диаспор растений, связанное с деятельностью человека.
Антропохория может быть преднамеренной (перевозка, высев, заделка семян культурных растений) и косвенной (через поливные воды, транспортные перевозки, случайно вместе с другими культурными растениями и фуражом, с домашним скотом). Различают 3 формы антропохории.
Антропохория
Агестохория Эргазиохория
Спейрохория
Агестохория – распространение растений транспортными средствами (не зависит от приспособлений к распространению у переносимых семян и плодов).
Преднамеренная агестохория – завоз культурных растений из других природных зон и континентов (у нас это прежде всего завоз культурных растений из Америки – картофель, кукуруза, томат, подсолнечник и т.п.).
Непреднамеренная агестохория – распространение диаспор заносных – адвентивных растений попутно с другими грузами (например, у нас в области вместе с шерстью из Сибири попутно занесли адвентивное растение – крапиву коноплёволистную).
Для агестохории харктерна большая дальность и быстрота распространения.
Таким образом в Америку из Евразии были завезены многие сорняки: бодяк полевой, овсюг, подорожник большой – «след белого человека», а в Европу из Америки – карантинные сорняки – амброзия, циклахена и др.
Сначала агестохорные растения заселяют полосы вдоль железных дорог, автотрасс, территории речных портов, а потом распространяются на окружающие территории.
Спейрохория – распространение диаспор растений путём их высева. => Характерна высокая степень специализации диаспор сорных растений. Спейрохория привела к отбору специфических засорителей наиболее древних культур (пшеницы, риса, льна, проса, гречихи) и выработки у сорных растений ряда приспособлений, из-за которых их семена с трудом можно отличить от семян культурных растений (явление мимикрии).
Очень похожи плоды-зерновки у овса и сорняка-овсюга, плоды у гречихи и сорной гречихи татарской, зерновки ржи и пшеницы и т.д.
Эргазиохория – распространение диаспор растений сельскохозяйственными орудиями и машинами при обработке почвы.
Эргазиохория свойственна для сорнополевых и ряда сенокосных растений и способствует распространению диаспор в пределах обрабатываемых угодий.
Таким образом, трудовая деятельность человека создает большие возможности для расселения семян.
По эффективности, дальности разноса все способы равноценны.
По массовости наибольшее значение имеет анемо- и зоохория.
Расселение растений всегда идёт в пространстве и во времени.
