Расселения насекомых с помощью плодов якорцов

ВВЕДЕНИЕ 
 

     Очень редко семена прорастают на самом растении, как это наблюдается у так называемых живородящих представителей мангровых лесов. Гораздо чаще семена или плоды с заключенными в них семенами полностью теряют связь с материнским растением и начинают самостоятельную жизнь где-то в другом месте. Животные, ветер или вода уносят их на новые места, где они, если условия окажутся подходящими, могут прорасти. Так происходит расселение - необходимый этап в семенном размножении. Благодаря расселению обогащается состав растительных сообществ и тем самым повышается разнообразие жизни. Наконец, благодаря расселению осваиваются новые территории, освободившиеся из-под воды, после пожара, вулканического извержения, а также вновь возникшие острова. У относительно очень небольшого числа цветковых растений диаспоры распространяются без участия каких-либо внешних агентов. Такие растения называются автохорами (от греч. autos - сам и choreо - отхожу, продвигаюсь), а само явление - автохорией. Но у подавляющего большинства цветковых растений диаспоры распространяются посредством животных, воды, ветра или, наконец, человека. Это аллохоры (от греч. allos - другой).

     В зависимости от агента, участвующего в распространении семян и плодов, аллохория подразделяется на зоохорию (от греч. zoon - животное), антропохорию (от греч. anthropos - человек), анемохорию (от греч. anemos - ветер) и гидрохорию (от греч. hydro - вода) [1] . 

        Актуальность работы определяется тем, что зоохория является общебиологическим явлением, однако одна из сторон этого явления – распространение животных с помощью растений практически  не изучена изучена.  Дополнительную актуальность работе придаёт и выбор объекта  - сорняка, который  может вредить на пастбищах, и в то же время – лекарственного растения.  

     Объект: плоды якорцов (Tribulus terresstris).

     Предмет: возможное распространение насекомых с помощью   плодов якорцов.

     Цель  работы: изучить возможное расселение насекомых с помощью плодов якорцов.

    В задачи исследования входило:

1. Проанализировать  источники информации о зоохории  распространения плодов и семян  растений, оценить степень изученности  проблемы.

2. Оценить  роль животных в расселении  растений.

3. Изучить  биологические особенности якорцов. 

4. Выявить  возможных эндобионтов плодов этих растений.

     Метод исследования: аналитически – описательный, наблюдение, эксперимент.

     Гипотеза: плоды якорцов распространяют насекомых.

     Новизна работы: впервые в Украине изучены плоды якорцов  как возможных распространителей насекомых.

Структура работы состоит из введения, трех разделов, выводов, списка использованной литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАЗДЕЛ  1  ЗООХОРИЯ

1.1.Общая характеристика зоохории 

     Зоохория - распространение плодов  и семян животными. Какие только животные не принимают участия в распространении семян и плодов! К их числу относятся даже моллюски (по некоторым данным участвующие в распространении плодов адоксы - Adoxa moschatellina) и дождевые черви. На роль последних впервые указал Ч. Дарвин. Предполагают, что дождевые черви играют, в частности, роль в распространении мелких семян сапрофитных орхидных. Но из беспозвоночных животных наибольшую роль в распространении семян и плодов играют муравьи. Роль муравьев в распространении семян и плодов столь велика, что существует даже специальный термин «мирмекохория» (от греч. myrmex - муравей). Переходя к позвоночным, нужно упомянуть роль рыб в распространении диаспор некоторых водных и прибрежных растений, но об ихтиохории (от греч. ichthys - рыба) данных мало. Интересны наблюдения бразильского ботаника Г. Готтенберга (1978) о распространении семян и плодов некоторых тропических деревьев рыбами в бассейне реки Мадейры (приток Амазонки). Он указывает 16 видов растений, семена и плоды которых распространяются в половодье рыбами. К их числу относятся некоторые анноновые, мускатниковые, тутовые, сапотовые, хризобалановые, бурзеровые, симарубовые и одна пальма. Более достоверны данные, относящиеся к пресмыкающимся. Диаспоры, распространяемые рептилиями, имеют окраску (чаще оранжево-красную) и запах. На Галапагосских островах черепахи играют определенную роль и распространении плодов некоторых кактусовых, а в умеренной флоре плоды земляники, как предполагают, первоначально могли распространяться черепахами.

     Распространение диаспор посредством рептилий носит название заурохории (от греч. sauros - ящерица). Но несравненно большую роль в распространении семян и плодов играют птицы. Это явление носит название орнитохории (от греч. ornis - птица). Диаспоры, распространяемые птицами, характеризуются следующими особенностями: они имеют привлекательную для птиц съедобную часть (саркотеста многих семян, сочный мезокарпий костянок и пр.), различные приспособления, исключающие поедание незрелых семян и плодов, твердый эндокарпий, защищающий содержимое семени от переваривания, сигнализирующую окраску зрелых диаспор, отсутствие запаха . Значительную роль в распространении семян и плодов, особенно в тропических странах, играют также различные млекопитающие. Как и в случае орнитохории, семена и плоды, распространяемые млекопитающими, характеризуются съедобной частью, защитным приспособлением и сигнализирующей окраской, но, в отличие от птиц, для млекопитающих большую роль играет привлекательный запах .

    Распространение диаспор животными может осуществляться тремя различными способами. Вероятно, древнейшим из них была эндозоохория (от греч. endon - внутри), которая характеризуется тем, что семена или плоды целиком поедаются, а семена, их содержимое или эндокарпий с заключенными внутри семенами проходят через пищеварительный тракт и выбрасываются неповрежденными вместе с экскрементами. Но часто животные не поедают диаспоры сразу же, а утаскивают их в гнезда или складывают где-либо в запас. При этом часть семян и плодов теряется в пути или остается почему-либо неиспользованной. Такое растаскивание диаспор животными называется синзоохорией (от греч. syn - вместе). Наконец, во многих случаях животные могут пассивно переносить семена и плоды, случайно прилипшие или прицепившиеся к поверхности их тела. Эту разновидность зоохории называют эпизоохорией (от греч. epi - на, над, сверху) [1,2] . 
 
 
 

1.2 . Эндозоохория 

     Эндозоохория - разновидность зоохории, при которой животные поедают  плоды целиком, а находящиеся  внутри них семена проходят через пищеварительный тракт и оказываются снаружи вместе с экскрементами; предположительно, эта разновидность зоохории является наиболее древней. Целый ряд особенностей ягод повышает их шансы на съедение. Вкус и запах выступают в качестве надежной приманки. Важно, чтобы мякоть предложенного «блюда» была сочной и вкусной, по крайней мере, для своего распространителя. Любое животное, попробовав плохую ягоду, навсегда откажется иметь дело с таким растением, и распространение его семян не состоится. С другой стороны, редкий зверь устоит перед тонким ароматом зрелой малины или земляники, нравится это лакомство и человеку. Но в основном семена распространяют все-таки птицы. Они слабо чувствуют запахи, зато наделены острым зрением. Поэтому не случайна и «боевая» окраска ягод, делающая их хорошо заметными на фоне зеленой листвы: ярко-красная, оранжевая, желтая, синяя и даже черная. Есть в запасе у растений и фокусы похитрее. К примеру, крушина ломкая в процессе созревания меняет бледно-желтый цвет ягод на красный и затем черный. Ветка крушины с ягодами разной степени зрелости похожа на светофор и хорошо заметна издали. Плоды бересклета также состоят из ярких и контрастных разноцветных частей - розовых, оранжевых и черных. А для того чтобы птицы и звери не уничтожали молодые, не зрелые еще ягоды, у них есть приспособления другого типа: «маскировочная» зеленая окраска, горький или кислый вкус, жесткая мякоть. Насколько привлекательны созревшие ягоды, настолько же невкусны незрелые.

     Путешествие семян начинается  с того момента, как ягоды оказались в клювах птиц. Многие из них будут потеряны уже по дороге, далеко от материнского растения, но большая их часть попадет в желудки пернатых. Прохождение через кишечник и выпадение на землю вместе с пометом - задача не из легких. После такой процедуры семена должны сохранять всхожесть. Для выполнения этой задачи семенам предписан целый ряд свойств. В первую очередь они должны быть небольшими, чтобы птицы легко заглатывали их. Кроме того, зернышки заключены в прочную оболочку, устойчивую к действию пищеварительных соков и механическим повреждениям. Позаботились растения и о том, чтобы семена быстрее покидали организм своего носителя, не успев перевариться. Для этого в мякоти ягод часто содержатся особые вещества, обладающие слабительным эффектом. У одних он выражен сильнее, у других -слабее.

      Даже ядовитые или несъедобные  для человека ягоды, которых  немало, безвредны для своих основных  распространителей - птиц. Таковы  волчье лыко, вороний глаз, лесная  жимолость, яркие плоды ландыша, купены, бересклета.  

Рис. 1. Черный дрозд с ягодой шелковицы 

      Общеизвестна эндозоохорная роль  грызунов и различных хищных  млекопитающих, охотно поедающих  сочные плоды. В помете медведя  находили обильные всходы рябины  и некоторых, других растений с сочными плодами. В тропических странах большую роль в эндозоохорном распространении диаспор играют рукокрылые, обезьяны и многие другие млекопитающие. При этом рукокрылые подобно птицам могут распространять диаспоры на очень далекие расстояния. Особенно значительна роль рукокрылых в распространении диаспор пальм, анноновых, тутовых, хризобалановых, сапотовых, анакардиевых [2,9]. 

1.3 .Синзохория

    Синзоохория - разновидность зоохории, при которой плоды и семена переносятся животными вместе с гнездовым материалом или размещаются ими в укромных местах в качестве кормовых запасов.   

      Основными агентами активного  растаскивания диаспор являются  птицы, грызуны и муравьи. Грызуны  и птицы растаскивают плоды  преимущественно древесных растений (деревьев и кустарников), хотя они могут разносить любые плоды, в том числе и сочные. Собственно синзоохорные плоды - это сухие плоды или плоды с засыхающим в зрелости и раскрывающимся мезокарпием, как у грецкого ореха и миндаля, а также семена с сухой и очень прочной кожурой. Они богаты питательными веществами, что служит приманкой для животных, а их твердые покровы (околоплодники, эндокарпий или семенная кожура) обеспечивают их сохранность в гнездах и кладовых. Из многочисленных птиц, участвующих в синзоохории, достаточно назвать ореховку и сойку. Последняя играет большую роль в распространении дуба. Из грызунов можно назвать белку и бурундука, а также различных мышей [9].

      Особенно велика синзоохорная  роль муравьев (мирмекохория). В мире насчитывается около 3000 видов мирмекохорных растений (около 1 % флоры), а в Европе более 275 таких видов.

     Привлекательными для муравьёв семена таких растений становятся благодаря эласмосомам (элайосомы, питательные придатки, ариллоиды). Часть муравьёв даже специализируется на сборе семян, например, муравьи-жнецы рода Messor (за один сезон до 1 кг зёрен). В питании лесных муравьёв рода Formica семена растений составляют лишь около 0,2%. Тем не менее, одна крупная семья рыжего лесного муравья собирает за лето более 10 тыс. семян. Муравьи - единственные насекомые, которые рассеивают семена в большом количестве, на всех континентах и практически во всех экосистемах. В некоторых лесных экосистемах с помощью мирмекохории рассеивается до 30 % семян. 

Рис. 2. Муравей – жнец 

        По сравнению с орнитохорией, а тем более заурохорией, мирмекохория  исторически представляет собой  относительно более новое явление.  В отличие от орнитохории при  мирмекохории диаспоры распространяются  на небольшие расстояния. Муравьи разносят диаспоры обычно в пределах 10 м и только в относительно редких случаях могут их унести на расстояние нескольких десятков метров. Но это обстоятельство с лихвой компенсируется тем огромным количеством диаспор, которые растаскивают неисчислимые полчища муравьев. В лесах Швеции одна колония рыжего лесного муравья может перенести за один сезон свыше 36 000 диаспор.Мирмекохоров уносится свыше 80%, а иногда и более 90% опавших диаспор. Эти и другие наблюдения показывают, что мирмекохория обеспечивает массовое распространение диаспор и тем самым весьма эффективно способствует  расселению вида.

      Мирмекохория свойственна фиалке, раффлезии, ожике волосистой, хохлатке, чистотелу, грушанке и др.

Специализированная  на таком типе распространения фиалка душистая, распространяется исключительно муравьями. Мирмекохорные придатки крупные, их длина может достигать половины длины семени. При наблюдениях отмечено, что количество проросших семян увеличивается после того, как их кожура была обгрызена муравьями. Семена с искусственно удалёнными элайосомами почти не привлекают муравьёв.

         Подобрав семя с наростом, муравей  несет его к гнезду с расстояния 10, 30, 70 и больше метров. Часть семян  при переноске роняется и потом  прорастает. Поэтому вдоль муравьиных дорог и образуются, иногда довольно густые, рядки растений. Доставленные в гнездо семена складываются про запас [17,1].