Kdo opyluje tulipány?

Aby došlo u kvetoucí rostliny k oplodnění, musí pylové zrno stejného druhu přistát na bliznu pestíku. Vrůstá do pestíku a tvoří pylová trubice, kterou jsou spermie posílány hluboko do vajíčka, do vajíčka v embryonálním vaku (viz sekundární endosperm). Aby se zvýšila pravděpodobnost, že na pestík dopadne to správné pylové zrno, některé rostliny produkují obrovské množství pylu, který je posílán do větru.

Ale většina kvetoucích rostlin neplýtvá pylem, ale při opylení se spoléhá na zvířata. Předpokládá se, že samotný vzhled květiny v procesu evoluce je spojen s vývojem této symbiózy. Opylovači jsou nejčastěji hmyz, ale existují i ​​příklady opylovačů obratlovců: ptáci, savci a dokonce ještěrky (viz obrázek dne Ještěrka, mouchy a „mrtvý kůň“).

Úkol

Zde je 11 fotografií květin (obvykle dosti vysoce specializovaných, přizpůsobených k opylení tou či onou skupinou živočichů) a 11 fotografií jejich opylovačů.

1. Sada korespondence.

2. co Přitahují květinové vlastnosti tyto konkrétní opylovače?

3. Nalézt Mezi tyto příklady patří případy, kdy rostliny klamou opylovače.

Opylovači

1. Kolibřík Selasphorus platycercus (rozsah: Severní a Střední Amerika; živí se nektarem a drobným hmyzem; má dlouhý jazyk s drážkami)

2. Carpenter Bee Xylocopa caffra (rozsah: západní, střední a jižní Afrika, Madagaskar; živí se pylem a nektarem)

3. Dlouhý nos Choeronycteris mexicana (rozsah: Severní a Střední Amerika; živí se nektarem, pylem, ovocem; má dlouhý jazyk; noční živočich)

4. Ovocná muška rodu Zygothrica (rod z čeledi Drosophilidae; rozsah rodu: Jižní Amerika, Jižní Afrika, Indie, Oceánie a Austrálie; larvy se vyvíjejí v houbách; spíše noční živočich)

5. Podomní obchodník Basiothia schenki (stanoviště: východní Afrika; housenky se živí listy rostliny z čeledi madderovitých, dospělec se živí nektarem a má dlouhý odvíjející se sosák; noční živočich)

6. mokrets Forcipomyia squamipennis (oblast: Západní Afrika; larvy se živí hnijícími rostlinnými zbytky; ačkoli dospělí pakomáři – zástupci tohoto rodu často – se živí krví obratlovců, zástupci tohoto konkrétního druhu a několika dalších příbuzných druhů se živí pylem)

7. Zelená mršina (Lucilie sp.) (kosmopolitní stanoviště; larvy se živí hnijícími zvířecími zbytky nebo exkrementy; dospělci se živí také nektarem)

8. Mravenec toho druhu Myrmecia (Myrmecia infima) (stanoviště: Austrálie; larvy se živí potravou zvířat a mršinami, dospělci se živí nektarem a medovicí)

9. Beetle Chorothyse hessei z čeledi pravých tesaříků (oblast: Afrika; larvy se živí rostlinnou potravou, převážně dřevem, dospělci se živí malým množstvím rostlinné potravy – pylem, listy apod.; tesaříkovití se vyznačují pohlavním dimorfismem, zejména tykadly delší u mužů než u žen)

10. Kaloň Eonycteris spelaea (rozsah: jihovýchodní Asie a Oceánie; podavač nektaru; noční živočich)

11. Pheidenitsa Antepirrhoe fasciata (oblast: Severní Amerika; housenky se živí rostlinami, dospělci se živí nektarem; noční živočich)

Květiny

A. Kakao Kakao Theobroma (čeleď slézovitých, rozsah: Střední a Jižní Amerika, subekvatoriální Afrika – vlivem lidské ekonomické aktivity; průměr květu je asi 1–2 cm)

B. orchidej Disa forficaria (čeleď orchidejí, rozsah: Jihoafrická republika; velikost květu asi 1 cm; extrémně vzácný druh, objeveno jen několik exemplářů; člověk nedokáže rozlišit vůni květů této orchideje)

C. durian durio zibethinus (čeleď Malvaceae, rozsah: jihovýchodní Asie; délka („hloubka“) květu je asi 6 cm, průměr květu je asi 2 cm, otevírá se odpoledne a vydává kyselou vůni; květ obsahuje hodně nektaru)

D. Orphium Orphium frutescens (rodina hořců; rozsah: Jižní Afrika; průměr květu asi 3,5–4 cm)

E. orchidej Dracula lafleurii (čeleď Orchidaceae; rozsah: Jižní Amerika; velikost květu asi 15 x 20 cm)

F. Conospermum Conospermum undulatum (keř z čeledi Proteaceae; rozsah: Západní Austrálie; průměr květu menší než 1 cm (délka trubice asi 3–5 mm)

G. Lyubka Platanthera stricta (čeleď orchidejí; rozsah: Severní Amerika; velikost květu menší než 1 cm, květ příjemně voní)

H. Kirkason Aristolochia rotunda (čeleď Kirkazonaceae; rozsah: jižní Evropa; délka květu je asi 3–5 cm, květ nepříjemně voní)

I. orchidej Disa cooperi (čeleď orchidejí; rozsah: Jižní Afrika; délka květu asi 4 cm)

K. Monardě Monarda didyma (čeleď Lamiaceae nebo Lamiaceae; rozsah: Severní Amerika; délka květu asi 3–4 cm)

L. Kaktus Obří masakr (kaktusová čeleď; rozsah: Střední Amerika; délka květu asi 9–12 cm, průměr asi 5–6 cm; květ se otevírá v noci)

Nápověda 1

Opylovači se musí v oblasti a čase shodovat s opylovanou květinou.

Nápověda 2

Květ by měl být pro opylovače dobře viditelný.

Nápověda 3

V některých případech je důležité sladění tvaru květu a opylovače.

rozhodnutí

Úkol 1. Navažte korespondenci.

kolibřík (1) opyluje monardu (K).
Carpenter Bee (2) opyluje orphium (D).
Dlouhý nos (3) opyluje kaktus (L).
ovocný let Zygothrica sp. (4) opyluje orchidej Dracula lafleurii (E).
Podomní obchodník Basiothia (5) opyluje orchidej Disa cooperi (I).
Mokrets (6) opyluje kakao (А).
Zelená mršina (7) opyluje Kirkazon (H).
Mravenec (8) opyluje konospermum (F).
Beetle Chrothyse (9) opyluje orchidej Disa forficaria (B).
kaloň (10) opyluje durian (C).
Můra (11) opyluje orchidej Lyubka (G).

Úkol 2. Jaké vlastnosti květů přitahují tyto konkrétní opylovače?

Mnohé z uvedených rostlin (ale ne všechny) poskytují svým opylovačům potravu: nejčastěji je to nektar, méně často pyl. Někteří opylovači (např. kolibříci) konzumují pyl náhodně spolu s nektarem a prakticky jej nejsou schopni strávit, ale pro jiné – např. drobné kakaové opylovače – je pyl hlavním zdrojem živin. Při hledání potravy se opylovači spoléhají na barvu a vůni. Světlé květy jsou lépe viditelné v noci a v šeru lesa. Červená barva často přitahuje ptáky. Příjemná vůně přitahuje včely a motýly, kyselá vůně přitahuje netopýry.

Květy některých rostlin však přitahují opylovače kvůli jejich podobnosti s jinými objekty. Střední spodní okvětní lístek orchideje Dracula lafleur vypadá jako klobouky některých hub a voní jako houby. Květ kirkazona má fialové odstíny a voní jako hnijící maso. Ve tvaru květu orchideje Disa forficaria můžete zachytit podobnost s broukem: výrůstky okvětních lístků jsou neobvyklé, tvoří dvě „antény“, a co je nejdůležitější, květ produkuje těkavou látku, která přitahuje samce tohoto druhu brouka.

Úkol 3. Najděte mezi těmito příklady případy, kdy rostliny klamou opylovače.

Tak se ukazuje, že orchidej Dracula lafleur „klame“ ovocné mušky, které se snaží naklást vajíčka do plodnic hub, kirkazon klame mouchy, které se snaží naklást vajíčka do mršin, orchideje Disa forficaria – brouk, který hledá samičku svého druhu.

Doslov

Jedním z nejobtížnějších úkolů, kterým čelily rostliny kolonizující půdu před stovkami milionů let, byla reprodukce v nových podmínkách.

Předchůdci suchozemských rostlin a jejich moderní příbuzní, řasy, spoléhají na vodu jak při hnojení, tak při šíření. Gamety (ne všechny řasy tvoří dva morfologické typy zárodečných buněk – pohyblivou spermii a stacionární vajíčko) plavou pomocí bičíků a nalézají další gamety svého druhu specifickými chemickými signály. Mnoho řas má stádia šíření – zoospory. Zoospory jen stěží mohou samy překonat vzdálenosti větší než pár metrů, ale proudy jim mohou pomoci.

Nejstarší suchozemské rostliny – mechy a kapradiny (viz Vyšší výtrusné rostliny) – zadržovaly hnojení závislé na vodě (viz např. obrázek dne Marchantius). Spermie a vajíčka se tvoří na rostlině haploidní generace – gametofytu. Spermie potřebuje tekutou vodu, aby mohla doplavat k archegoniu (orgánu, kde se tvoří vajíčko), a to okamžitě omezuje rozsah stanovišť, která jsou těmto rostlinám k dispozici. Z oplodněné zygoty se vyvine další, diploidní generace (sporofyt), která produkuje výtrusy (viz obrázek dne Trojité výtrusy kapradin). Výtrusy odolné vůči světlu a vysychání se mohou šířit vzduchem, ale to neodstraňuje problém oplození ve fázi gametofytu.

Nahosemenné „vynalezly“ pyl a vajíčka (viz obrázek dne Růžové smrkové šišky). Ve specializovaných výhonech – šiškách – se objevují sporangie a v nich se vyvíjejí spory. Gametofyt se vyvíjí ze spóry, když je ještě v mateřské rostlině. Samičí gametofyt se vyvíjí ve vajíčku. Pylové zrno je samčí gametofyt chráněný výtrusnou schránkou. Pylová zrna jsou lehká a odolná proti vysychání. U nahosemenných rostlin se obvykle šíří vzduchem. Některé nahosemenné rostliny však přitahovaly a přitahují hmyz k opylení. O složitém opylovacím systému cykasů se dočtete v novinkách Australské cykasy ovládají hmyzí opylovače pomocí mrkve a tyčinek (“Elements”, 10.10.2007). Výtrusy již neplní funkci rozptylu, přebírají je nové struktury – semena.

A nakonec se v krytosemenných rostlinách objeví květ. Hlavní funkcí květiny je přitahovat opylovače. Na rozdíl od šišek jsou květy obvykle oboupohlavné, a pokud selže křížové opylení, je možné samooplodnění uvnitř květu. I když se mezi krytosemennými rostlinami vyskytují i ​​rostliny opylované větrem (například bříza nebo vrba), tento znak získaly až napodruhé. Předpokládá se, že koevoluce květin a živočišných opylovačů, především hmyzu, je jedním z důležitých faktorů ve vývoji krytosemenných rostlin, což vedlo k tak vysoké diverzitě této skupiny: věda dnes zná asi 300 tisíc druhů kvetoucích rostlin.

Mnoho rostlin má širokou škálu opylovačů, ale ne všichni tito opylovači jsou stejně efektivní (viz například obrázek dne Květ baobabu a jeho opylovači). Příkladem rostliny s širokým spektrem opylovačů z problému je kaktus Carnegia. Některé rostliny jsou specializované na úzký okruh opylovačů – až jeden druh. Ale v tomto případě bude rozsah rostliny a její blaho do značné míry záviset na rozsahu a stavu populace opylovačů.

Právě mezi specializovanými rostlinami lze pozorovat nejneobvyklejší úpravy, z nichž některé byly v problému diskutovány. Specializované květy se často tvarem a délkou koruny shodují s proboscis/zobákem/jazykem opylovače – takže k nektaru dosáhnou pouze výkonní opylovači. To je případ monardy a orchidejí Platanthera stricta a Disa cooperi z úkolu. Ale jsou i jiné možnosti. Například pyl některých rostlin (asi 5 % všech kvetoucích rostlin) je třeba „otřást“ vibracemi tyčinek a dostane se k němu pouze některý hmyz, např. čmeláci (viz Buzz opylení). Orphium je příkladem takové specializované rostliny (viz Buzz opylování Orpheum frutescens). Její květy vypadají na první pohled úplně obyčejně: pět růžových okvětních lístků s radiální symetrií. Svůj pyl však dokáže uvolnit pouze včela tesařská – k tomu potřebuje tyčinky uchopit a chvíli bzučet.

Konečně některé květiny lákají opylovače tím, že připomínají jiný atraktivní předmět, např. hmyzu stejného druhu. Nejznámějšími takovými podvodníky jsou Ophrys včelonosný) a další Ophrys. Oblbující brouci se vzácnou africkou orchidejí Disa forficaria studováno teprve nedávno, když v roce 2018 byla po více než padesátileté přestávce objevena jediná rostlina, která do roka uhynula. Květ této orchideje ideálně odpovídá délce samičky brouka a vylučuje makrolid, ke kterému se slétají brouci druhu Chorothyse hessei. Autoři práce poznamenávají, že když v roce 2020 testovali těkavé látky izolované z květů orchidejí a jejich izomery, aplikovali směsi těchto látek na umělé modely orchidejí, byli překvapeni, že mezi brouky, kteří se slétli na pach, našli tři nesoucí pollinia Disa forficaria – to bylo potvrzeno genetickou analýzou (viz C. Cohen et al., 2021. Sexuální klam opylovače brouka prostřednictvím květinové mimikry), což znamená Disa forficaria nevyhynul. Zdá se, že tato přesná přitažlivost jediného druhu brouka a účinný mechanismus opylování umožňuje orchideji úspěšně se rozmnožovat při extrémně nízkých populačních hustotách.