Страницы авторов "Тёмного леса".
Пишите нам! temnyjles@narod.ru
ДЛЯ ЧЕГО ЦВЕТКАМ ЦВЕТ?
Ю.А.Насимович
[Статья опубликована в журнале "Юный натуралист" в 1995 г.
(N8. С.8-11). В квадратных скобках частично восстановлен изна-
чальный авторский вариант текста, который был изменён в редакции
"Юного натуралиста".]
Конечно, всем известно, что цветки бывают самого разного цве-
та. Мак-самосейка чаще всего ярко-красный, жарки - оранжевые,
одуванчик - желтый, тайник - зеленый... Можно подобрать примеры
на все цвета радуги и даже на цвета, которых в радуге нет. Ландыш
- белый, нонея - почти черная.
Известно также, чем окрашены цветки. Они окрашены цветными
пигментами, которые могут быть в клеточном соке и в пластидах. Но
цвет зависит не только от пигментов. Сожмите пальцами белый ле-
песток любого растения, и он станет бесцветным. Значит, никакого
белого пигмента здесь нет. Ощущение белого цвета возникает из-за
отражения света в межклетниках, а сами клетки бесцветны.
Какое же значение для растения имеют пигменты цветка? Как ни
странно, но общепринятого ответа на этот вопрос пока нет. Есть
только более или менее правдоподобные гипотезы да "общепринятые"
заблуждения.
Чуть-чуть о заблуждениях. Сколько их бытует у биологов! Спро-
сите, например: "Почему в ельниках преобладают травы с белыми
цветками?" Скорей всего вам ответят, что в темном лесу белые
цветки наиболее заметны насекомым-опылителям, которые переносят
пыльцу с цветка на цветок, в результате чего завязываются плоды.
Между тем выяснилось, что здесь цветки, как правило, не опыляются
насекомыми. У них происходит либо самоопыление, либо развитие
плодов без оплодотворения. Спросите: "Для чего у медуницы на од-
ном растении и красные, и синие цветки?" Вам могут ответить, что
пестрота также особенно привлекает насекомых-опылителей. [Обрыв
мысли автора: доказано, что двуцветные соцветия медуницы привле-
кают опылителей не более, чем чисто красные или чисто синие].
Вернемся, однако, к основной теме нашего разговора.
Вопросом о биологическом значении окраски цветка задавались
ученые и любители природы в течение многих веков, и в начале на-
шего века биологам казалось, что ответ найден. В это время нача-
лось успешное изучение цветового зрения насекомых. Удалось дока-
зать, что насекомые-опылители хорошо различают цвета. Пчелы, шме-
ли, бабочки, мухи и другие группы насекомых-опылителей различают
цвета по-разному и как бы специализируются на цветках определен-
ной окраски. Такая специализация очень выгодна растениям: увели-
чивается вероятность попадания пыльцы на цветки того же вида.
Суть зоофильной гипотезы в том, что растения в ходе своего посте-
пенного изменения "настроились" на различных опылителей и приоб-
рели цветки предпочитаемой теми окраски. Рассмотрим подробнее не-
которые факты, подтверждающие эту гипотезу.
Изучением зрения и поведения пчел прославился немецкий биолог
Карл Фриш. Советую прочесть его книгу "Из жизни пчел", трижды из-
дававшуюся на русском языке. Выяснилось, что пчелы видят и разли-
чают все цвета, кроме красного. Еще они могут воспринимать неви-
димые нами ультрафиолетовые лучи. По степени предпочтения пчелами
цветовые тона можно расположить в следующем порядке: ультрафиоле-
товый, фиолетовый и синий, желтый и белый, зеленый. Сходное зре-
ние у шмелей. Пчелы и шмели особенно важны как опылители в стра-
нах с умеренным климатом и, конечно, на большей части нашей Рос-
сии. Ведь у нас мало растений с чисто красными цветками. Цветки,
опыляемые пчелами и шмелями, часто бывают красно-синими, сине-фи-
олетовыми. На этих цветках обнаружились и скрытые ультрафиолето-
вые узоры - их "разглядел" и сделал заметными для нашего глаза
фотоаппарат.
Дневные бабочки, как выяснилось, хорошо воспринимают красные
лучи и несколько предпочитают красные цветки остальным. Еще одна
особенность бабочек - длинные хоботки, которыми они могут достать
нектар из цветков с длинной трубочкой околоцветника. У нас, в
умеренных широтах, есть длиннотрубчатые цветки, опыляемые почти
исключительно бабочками. Такие цветки, например, у гвоздики тра-
вяной и смолки клейкой. Они красные. Особенно много видов с чисто
красными цветками в жарких странах, где роль бабочек как опылите-
лей намного больше, чем у нас.
Мухи и другие двукрылые насекомые тоже могут опылять цветки. У
мух обнаружено цветовое зрение, но синие, фиолетовые и ультрафио-
летовые лучи для них плохо различимы. Среди растений, опыляемых в
основном мухами, преобладают виды с зеленоватыми и беловатыми
цветками.
Самый убедительный довод в пользу зоофильной гипотезы - это
крупный размер и яркость большинства цветков, опыляемых насекомы-
ми. Цветки, опыляемые ветром, как правило, маленькие и бледные.
Что и говорить, от всех этих фактов трудно отмахнуться. Поэтому
зоофильная гипотеза до сих пор остается наиболее популярной у би-
ологов. Есть, однако, у этой гипотезы слабое место.
Да, особенности цветового зрения насекомых-опылителей соот-
ветствуют особенностям окраски опыляемых ими цветков. Но кто,
собственно, доказал, что цветки "подстраивались" под насекомых, а
не наоборот? Растениям нужно, чтобы пыльца переносилась с цветка
на цветок. Но это может происходить и без насекомых. Многие виды
растений опыляются и насекомыми, и ветром. Многие - только вет-
ром. Иногда пыльца путешествует водным путем. Есть виды, предпо-
читающие самоопыление. Есть, в конце концов, вегетативное размно-
жение... Могут прожить растения без насекомых! Не все виды, ко-
нечно, но многие. А вот пчелам, шмелям и большинству бабочек без
цветков с их нектаром никак не выжить. Вот они и учились находить
нужные им цветки. В этом направлении эволюционировало их зрение.
А с поведением еще проще. Ведь у насекомых, как оказалось, легко
образуются условные рефлексы на цвет. Если тебя всю жизнь кормят
самым вкусным с "тарелки" фиолетового цвета, то ты будешь выиски-
вать и любить именно этот цвет!
Конечно, чем "тарелка" крупнее и ярче, тем ее проще найти.
Большой размер и яркость опыляемых насекомыми цветков - это, воз-
можно, "подстройка" растений под насекомых, но цветовой тон могли
выбирать сами растения, руководствуясь какими-то своими нуждами.
Лишь бы цветки не были зелеными и отличались бы от листьев. А уж
там пусть насекомые между собой решают, кому из них жить, а кому
уступить место под солнцем более глазастым соперникам.
Значит, не столь уж неуязвима зоофильная гипотеза. Выдвинули
ее энтомологи - специалисты по насекомым. Энтомологам показалось,
что цветы цветут только для насекомых. Но цветы могут цвести для
самих себя. Их окраска может быть не связана с насекомыми. Ведь
есть же ярко окрашенные цветки у некоторых ветроопыляемых и само-
опыляющихся растений. Для чего? И почему так часто наблюдается
связь окраски цветка с температурой, освещенностью и влажностью
среды? Об этом и поговорим.
Российский селекционер Николай Иванович Малютин много лет пос-
вятил изучению дельфиниумов (по-русски - живокость, но это назва-
ние не прижилось у ботаников). В мире насчитывается более 300 ди-
корастущих видов этого рода растений. Николай Иванович обратил
внимание, что в цветках у северных и высокогорных видов имеются
черные тычинки, не производящие пыльцу [правильней - стаминодии,
но это слово не понравилось редактору]. У степных и полупустынных
видов они светлые. Известно, что темные предметы быстрее светлых
нагреваются на солнце. Получается, что цветки в одних условиях
специально греются, а в других - защищаются от перегрева. В этом
и состоит суть фототермической гипотезы: окраска цветка имеет
терморегулирующее значение. Измерениями особым термометром дока-
зано, что темные цветки действительно сильнее нагреваются, чем
светлые. То же можно сказать и о частях цветка. Так у офриса му-
ховидного поверхность темной губы в солнечную холодную погоду
почти на 10 градусов Цельсия теплее светлых частей его цветка.
Возникает, правда, вопрос, почему все цветки на севере и в го-
рах не стали черными? Во-первых, цветки разных видов все-таки
как-то должны различаться по цвету, чтоб их отличали насекомые.
Во-вторых, греться на солнце можно только тогда, когда это солнце
имеется, то есть днем, в ясную погоду, на открытом месте. Многие
же виды произрастают под пологом леса или цветут ночью. В-треть-
их, кроме простого фототермического эффекта, есть и другие меха-
низмы терморегуляции цветка, связанные с его окраской.
В 1914 году в апрельском номере журнала "Природа" появилась
заметка, озаглавленная немножко сложно: "Венчик как рефлектор
солнечной теплоты и как фактор для созревания мужской гаметы в
цветке". Не назвавший себя автор обращал внимание, что краевые
части округлых блюдцевидных цветков всегда светлее их центральных
частей. Обычно краевые части слегка загнуты к центру, и получает-
ся форма, напоминающая рефлектор для обогрева комнаты. Но только
на месте спирали у него тычинки и пестики. Если такой цветок по-
вернут к солнцу или вообще к небу, он должен работать как рефлек-
тор наоборот, то есть отражать лучи на свои тычинки и пестики,
нагревая их. Позднее это было доказано измерением температуры
частей тела [вмешательство редактора - было: частей цветка].
Известно, что для созревания плодов нужно много тепла. Видимо,
для созревания пыльцы тычинкам тоже требуется дополнительное теп-
ло. Тепла будет тем больше, чем светлее лепестки. Наибольший эф-
фект должны давать белые лепестки, но, по-видимому, все блюдце-
видные цветки не могут быть белыми, как не могут быть все цветки
черными. Природа не терпит единообразия. Однако белый цвет ле-
пестков очень распространен. В Подмосковье, например, белые ле-
пестки у каждого пятого вида. К северу от Москвы холоднее, и доля
белоцветковых видов повышается.
Говоря о цветках-рефлекторах, нужно сделать еще несколько за-
мечаний. Роль рефлектора может играть не только цветок, но и все
соцветие, например, соцветие-корзинка у ромашки. Цветки-рефлекто-
ры способны к активной терморегуляции путем изменения степени
отогнутости лепестков.
Мы уже говорили о том, что темные предметы быстрее светлых
нагреваются на солнце. Об этом знают многие. Но далеко не всем
известно, что темные предметы быстрее остывают в темноте. Завер-
ните несколько теплых картофелин в черную бумагу, а несколько - в
белую, положите их в холодильник и сравните температуру через ка-
кое-то время.
Конечно, эффект от разницы в цвете не должен быть велик. Но
кто доказал, что он вовсе отсутствует? Я таких работ не знаю.
Знаю, что цветок живой, он дышит. Значит, какое-то тепло должно
выделяться. Цветок даже может нагреваться от гниющей лесной подс-
тилки и вообще от теплой почвы путем теплообмена и конвекции (в
учебнике физики вы можете прочесть, что это такое). Растению вы-
годно сохранить это тепло, уберечь его от теплоизлучения, чему и
может способствовать белый цвет лепестков. Логично предположить,
что доля белоцветковых видов в затенении должна быть выше, чем на
свету. [Далее приводились цифровые данные, подтверждающие это
предположение, но текст был сокращён].
Итак, своей окраской цветки могут либо привлекать насеко-
мых-опылителей, либо регулировать температуру, либо делать и то,
и другое одновременно. Но у окраски может быть еще какое-нибудь
значение. Ведь не все наблюдаемые закономерности нам удается объ-
яснить даже предположительно. Почему-то белоцветковых видов боль-
ше всего на болотах и водоемах. Почему-то доля белых цветков мала
в начале весны, очень велика в конце ее, а потом она вновь умень-
шается. Почему-то белые и розовые цветки в несколько раз харак-
терней для видов с сочными, чем для видов с сухими плодами. А
цветки медуницы, сочевичника и ряда других растений почему-то
рождаются красными, а потом синеют... Эти загадки еще ждут своих
исследователей.
Ю. НАСИМОВИЧ
[Юный натуралист. 1995. N8. С.8-11]