Семейство нимфейные

Ботаник Алексей Бобров о необычных характеристиках нимфейных, их опылении и распространении плодов и семян

24.03.2016
1 182

Семейство нимфейные — одно из семейств цветковых растений. Это та группа, которая очень давно привлекала внимание специалистов самых разных профилей. Эти растения обладают многими интересными признаками. Если говорить в целом, характеристика этого семейства довольно простая. Нимфейные — водные многолетние травянистые растения (хотя есть и один однолетний представитель — эвриала устрашающая), которые образуют очень мощные корневища. Это одна из первых своеобразных черт этих растений.

Живут они чрезвычайно долго, потому что обычно существуют некие корреляции между размером растения и жизненным циклом. Нимфейные в массе своей эту корреляцию нарушают, это очень долгоживущие растения. Судя по собранным данным, корневища некоторых экземпляров показывают, что эти особи-индивиды живут несколько десятков лет.

Главы | Коэволюция. Сплетая паутину жизниГлава из книги "Эволюция: Триумф идеи" исследователя в Yale University's Morse College Карла Циммера

У них образуются листья, для них характерна гетерофилия — различия листьев, плавающих в толще воды, и листьев, плавающих на поверхности воды. Это как раз достаточно типичная черта. Сочетание таких признаков, уникальных и тривиальных, — это тоже интересная черта нимфейных. Листья плавающие — стреловидные, хотя бывают и другие формы. У знаменитой виктории листья округлые, щитовидные, еще они имеют подвернутый край, стоящий вертикально. Это редкий случай, когда род цветкового растения характеризуется такой формой листа.

Цветки у них, как правило, одиночные. Есть и исключения — цветки большие и очень большие. У знаменитой виктории они достигают диаметра 30 см и могут соперничать по размеру, эффектности и привлекательности с цветками магнолии, крупноцветковой магнолии.

Интересна динамика цветения нимфейных. У многих представителей цветок на ночь закрывается и уходит под воду. Иногда он погружается полностью и уходит достаточно глубоко, иногда лишь частично погружается ниже поверхности воды. Это связано с особенностями опыления, о которых я скажу несколько позднее.

После опыления развиваются плоды. Интересно, что такая банальная вещь, как детерминация, определение типа плода нимфейных, — вопрос, до конца не решенный. И в разных источниках можно найти указание, что плод нимфейных является ягодой — иногда его называют коробочкой, иногда изобретают какие-то специфические термины. Скорее всего, правильнее будет считать его ягодой, потому что он сочный и ослизняющийся, высвобождающий семена.

Особенности строения голосеменных класса войновскиевыхО спорных вопросах в изучении одной из самых своеобразных групп голосеменных растений, произраставших на Земле в конце палеозойской эры

Вот краткая, лапидарная характеристика семейства. Гораздо больший интерес представляет репродуктивная биология нимфейных, процессы опыления и диссеминации — распространения плодов и семян. Нимфейные, видимо, были одними из первых растений, которые изобрели такой модус опыления, как цветок-ловушка — очень условное название, предложенное выдающимся английским ботаником Корнером еще в 1820-е годы. Идея Корнера и его последователей заключается в том, что цветок создает условия, при которых насекомое задерживается в нем надолго. Самым простым механическим путем увеличивается время, при котором насекомое потенциально может произвести опыление.

Такие цветки-ловушки достаточно широко распространены в различных семействах цветковых растений. Но у нимфейных цветки структурно наименее приспособлены к реализации этой идеи. Здесь приспособление цветков скорее «поведенческое». Оно выражается в процессах развития и цветения, а не в самой структуре цветка, как у других групп, у которых есть цветки-ловушки.

Цветок нимфейных экспонируется в течение довольно долгого времени. У разных родов по-разному, это может быть ночное, сумеречное время, либо утреннее, либо вечернее, либо и то и то. Есть представители, цветущие по ночам, то есть цветок распускается ночью и закрывается к утру. Во время активного экспонирования цветка он посещается самыми разными насекомыми. Например, для нимфеи снежно-белой, как вы знаете, Европа не очень богата насекомыми, это не тот континент, где их было бы слишком много, но тем не менее в европейских водоемах в ее цветках отмечено около 50 видов разных насекомых, и это много. Для европейского цветкового растения это приличное число.

ПалеофитоценозПалеоботаник Сергей Наугольных о реконструкции раннепермской растительности, переходе к филоценогенетике и ориктоценозе

Кто является эффективным опылителем — до сих пор неизвестно. Есть насекомые, которые посещают цветок на излете, — это многие мухи. А есть насекомые, которые посещают цветок в течение долгого времени, — это жуки. И заканчивается процесс экспонирования цветка тем, что он закрывается и уходит под воду частично или практически полностью. И жуки, как наименее проворные опылители, остаются в цветке на ночь. Это экспериментальные данные, это не экстраполяция данных вскользь. Хотя здесь нужно заметить, что об опылении цветковых растений и тропических, и умеренных широт мы знаем очень мало, эти процессы исследованы достаточно плохо. Такие точные данные — удел небольшого числа исследователей, наблюдений. Процесс опыления очень немногих растений мы знаем достоверно. Опыление нимфейных — пример такого хорошо изученного процесса.

Находясь ночью или днем в погруженном цветке, насекомое проявляет какую-то определенную активность и таким образом осуществляет опыление: либо оно осыпается пыльцой, либо приносит пыльцу с другого цветка на гинецей (пестик) цветка, в котором оно находится. После этого цветок поднимается на поверхность, раскрывается вновь, и насекомое высвобождается, выполнив свою функцию.

Интересно, что цветки нимфейных прибегают к самым разным ухищрениям, чтобы вынудить насекомых заночевать. Тот же Корнер использовал такой образ, уподобляя цветки нимфейных отелям, в которых люди двигаются по какому-то маршруту и останавливаются ненадолго. Что называется, заехали, переночевали и уехали. Такой механизм опыления нимфейных предполагал Корнер.

Чтобы привлечь опылителей, в первую очередь жуков, цветки поднимают температуру. То есть они привлекают насекомых возможностью переночевать в тепле. В умеренных широтах это ценно, потому что даже там ночи бывают часто прохладными, и повышенная температура — это достаточно привлекательная вещь для насекомых. Это позволяет им сохранять определенную активность и избежать вероятности быть съеденным, когда насекомое в ночное время в норме находится в достаточно пассивном состоянии.

Более того, нимфейные выделяют достаточное количество питательных веществ, для того чтобы насекомые могли ими питаться. Здесь существует некая определенная особенность, опять неуникальная для нимфейных, но достаточно интересная. Коль скоро растение ориентируется на насекомых с грызущим ротовым аппаратом, какими являются жуки, то выделять нектар бессмысленно. Нектар могут потреблять насекомые с сосущим ротовым аппаратом, лижущим и так далее. Для жуков это непродовольственный ресурс, это некий аналог таких танталовых мук, наверное. Поэтому нимфейные выделяют специальные пищевые тельца — аналог нектара, но совершенно иная динамика выделения этих веществ. Они выделяются в виде мощных капель, содержащих большое количество углеводов. Жидкостная фракция испаряется, и остаются такие массивные клубочки. Они массивны для жуков — несколько миллиметров в диаметре, имеют плотную консистенцию, и они жуками и поедаются.

Кроме того, жуки, которые являются довольно грубыми опылителями, поедают и тычинки и в значительной мере нарушают целостность гинецея нимфейных, могут погрызть и определенные семязачатки. Но это неизбежная плата, и нимфейные к этому готовы, поскольку цветок полимерный и почти у всех представителей все части цветка повторены многократно. Они готовы к таким некатастрофичным потерям.

«Сухопутные мосты между материками требовались, чтобы объяснить распространение животных»Интервью с палеонтологом Кириллом Еськовым об исторической биогеографии и палеонтологической проверке гипотез по расселению различных видов

Что касается распространения плодов, то здесь ситуация в целом и в отношении нимфейных еще хуже, чем наши знания об опылении. Эти процессы изучены вообще из рук вон плохо. Обратившись к литературе, можно найти очень большой спектр мнений — именно мнений, а не данных — о том, как распространяются плоды нимфейных. Английский ботаник ван дер Пэйл в 1970-е годы сформулировал некие представления о том, как должны распространяться плоды тех или иных растений. И он присвоил совокупности этих идей понятия модусов диссеминации. Это существенное подспорье, особенно в той ситуации, о которой я говорил. Обладая некоторыми знаниями о строении плодов и семян, он предположил наиболее вероятностные способы и методы их расселения. Оперируя такими понятиями, сформулированными и дополненными, ученые рассуждают, что нимфейные распространяются тем или иным способом. На самом деле достоверных данных у нас нет.

Мы знаем, что плоды нимфейных плавают, они тяжелые, хотя в них есть и аэренхимные ткани, которые позволяют плоду быть на поверхности довольно долгое время. Кроме того, плоды поедаются рыбами. Есть косвенные малочисленные данные, не очень достоверные, представляемые зоологами, ихтиологами, которые публикуют анализ содержания желудков рыб, и там могут фигурировать фрагменты плодов или семена нимфейных. Таким образом, мы имеем косвенные указания на то, что рыбы поедают эти плоды.

Есть также данные, что семена, покрытые мощным слоем слизи, прилипают к лапам водоплавающих птиц. Естественно, этот процесс случайный. Эти птицы тоже могут вносить свою лепту в процесс распространения нимфейных. Как видите, здесь больше вопросов, чем ответов. Хотя с лап убитых уток семена кувшинок еще сковыривал Чарльз Дарвин, и он задавался вопросом, как могут растения расселяться. Можно сказать, что основы репродуктивной биологии, как и других биологических наук, заложил именно Дарвин.

Интересен вопрос о филогенетических связях нимфейных. Они до какого-то времени стояли особняком в системе цветковых растений, не помещались ни в двудольные, ни в однодольные. Современные методы исследования, в частности нуклеарно-генетические, показали, что нимфейные являются очень древней группой, особой линией эволюции цветковых растений, которые действительно стоят за пределами двудольных и однодольных.

доктор биологических наук, профессор географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова
Узнал сам? Поделись с друзьями!
  • VZ

    — прекрасная лекция. Лектор очень интересно и грамотно подаёт материал.
    Спасибо!

    Опубликовано материалов
    03586
    Готовятся к публикации
    +28
    Самое читаемое за неделю
  • 1
    ПостНаука
    12 325
  • 2
    ПостНаука
    3 731
  • 3
    Михаил Соколов
    2 478
  • 4
    Андрей Цатурян
    2 330
  • 5
    Татьяна Тимофеева
    2 289
  • 6
    Роман Бевзенко
    1 399
  • 7
    Сергей Афонцев
    1 348
  • Новое

  • 3 731
  • 620
  • 2 289
  • 1 348
  • 1 399
  • 2 478
  • 12 325
  • 2 330