Jak działa pyłek

Rośliny wyewoluowały pyłek jako środek reprodukcyjny ponad 375 milionów lat temu i od tego czasu nie oglądały się wstecz [źródło: Dunn ]. Duża część życia roślinnego, które dziś rozprzestrzeniło się na całą planetę, wykazuje tę ewolucyjną pomysłowość. Głównym powodem, dla którego pyłek – a co za tym idzie proces zapylania – jest tak ważny, jest to, że rośliny nie muszą polegać na wodzie, aby transportować składniki biologiczne niezbędne do zapłodnienia. Rośliny, które dają pyłek, mają również tendencję do zapewniania ochrony potomstwu po zapłodnieniu w postaci twardych nasion – aw niektórych przypadkach nasiona te są nawet zagnieżdżone w mięsistych owocach.

Ziarna pyłku są w istocie plemnikami roślin. A może bardziej technicznie, sedany spermy. Wewnątrz zawierają męską część DNA potrzebną do rozmnażania roślin. Istnieje duże zróżnicowanie, jeśli chodzi o wielkość ziaren pyłku i nie ma korelacji między wielkością rośliny a wielkością produkowanego przez nią pyłku. Duże rośliny mogą wytwarzać najmniejsze ziarenka pyłku, podczas gdy drobne rośliny mogą wytwarzać pyłek, który zawstydza je. Ziarna pyłku mogą nie wyglądać zbyt dużo; gołym okiem często wyglądają jak zakurzone plamki, ale po bliższym przyjrzeniu się przybierają nieskończoną gamę fascynujących kształtów o najróżniejszych fakturach i cechach.

Czy to stożkowaty, kulisty, cylindryczny lub inny fantastyczny kształt, wiele ziaren pyłku przypomina coś innego, czy to koral, soczysta, muszla lub morski anemon . Niektóre ziarna są usiane małymi kolcami; inne mają powierzchnie przypominające sieć. Jeszcze więcej pojawia się w splotach linowych, podczas gdy inne mają delikatne wgłębienia lub żebra przypominające paski na arbuzie.

Wiele z tych unikalnych adaptacji ma na celu pomóc pyłkowi dotrzeć tam, gdzie powinien, a mianowicie w żeńskim odpowiedniku jego własnego gatunku. Cechy powierzchni pomagają ziarnom przyczepiać się do różnych środków transportu, takich jak ptasie pióra, łapy pszczół czy futro zwierząt. Lub pomagają pyłkowi żeglować w powietrzu na wyrostkach przypominających skrzydła samolotu lub balony na ogrzane powietrze. Niektóre z tych cech pomagają nawet ziarnu pyłku skutecznie działać, gdy dotrze do miejsca przeznaczenia. Na następnej stronie omówimy, co się stanie, gdy nastąpi to szczęśliwe wydarzenie.

1. Proces zapylania
2. Siła kwiatów i zapylanie
3. Transportery pyłku
4. Pyłek i ludzie

W większości roślin wytwarzających pyłek ziarno pyłku pomyślnie kończy swoją podróż, gdy przemieszcza się z męskiej części okazu rośliny do odpowiedniej części żeńskiej. Idealnie, znajdzie drogę do zupełnie innej rośliny, aby zwiększyć krzyżowanie pochodzące z zapylenia krzyżowego . Jednak nie zawsze jest to trudne i szybkie wymaganie, chociaż ważne jest, aby pamiętać, że wiele gatunków roślin ma sposoby na zapobieganie zapylaniu się danej rośliny. Niektórzy są nawet genetycznie niekompatybilni.

Gdy ziarno pyłku dotrze do żeńskiej części rośliny, w większości przypadków zalążek , jeden ze szczęśliwych plemników (zazwyczaj z dwóch) umieszczonych w pyłku zapłodni komórkę jajową w środku. Po zapłodnieniu zalążek stopniowo przekształci się w nasiono , które przeniesie swoją zarodkową roślinę do nowego domu.

Rośliny, które podążają tą podstawową ścieżką rozrodczą, są znane jako nagonasienne . Drzewa, które mają szyszki i podobne struktury rozrodcze, jak większość drzew iglastych, są przykładami nagonasiennych. Przyjrzyjmy się bliżej drzewom iglastym , najliczniejszym i najbardziej rozpowszechnionym obecnie na Ziemi nagonasiennym, aw szczególności sosnom, ponieważ są jednymi z najbardziej znanych gatunków.

Szyszki na ogół występują w odmianach męskich i żeńskich i mogą mieć różne kształty, tekstury i rozmiary, w zależności od gatunku. Jeden wytwarza pyłek, a drugi go otrzymuje. Gdy ziarno pyłku dotrze do zalążka – zwykle przywiera za pomocą lepkiej substancji wytwarzanej przez żeńską szyszynkę – wchłania wodę, kiełkuje i zaczyna powoli rozwijać łagiewkę pyłkową , aby umieścić w nim nowo wytworzone plemniki. Następuje nawożenie i ostatecznie formuje się ziarno. Czas potrzebny na zakończenie całego procesu jest bardzo różny; u wielu gatunków sosny proces zapylania trwa ponad rok od początku do końca. Kiedy się skończy, ziarno zostaje uwolnione ze stożka, aby podróżować po drodze.

Ale chociaż rozwój procesu zapylania był rewolucyjny, nadal miał pewne problemy, które można było rozwiązać. Na następnej stronie przyjrzymy się roślinom, które wydobyły ewolucyjne żelazo i uczyniły tę metodę znacznie bardziej niezawodną.

Alert alergiczny

Wiele osób cierpi na alergiczny nieżyt nosa , a pyłki mają duży udział. Różne gatunki roślin wytwarzają różne pyłki, a te różne pyłki składają się z różnych bufetów białek. Niektóre z tych białek powodują przesterowanie układu odpornościowego alergików.

Niektóre rośliny - okrytozalążkowe - wyewoluowały, aby posunąć proces zapylania o krok dalej. Są to rośliny kwitnące, które nie tylko produkują nasiona, ale także kwitną i produkują ochronne owoce. Te siatki bezpieczeństwa reprodukcyjnego są również lepsze w przyciąganiu organizmów mobilnych do pomocy w pomyślnym zakończeniu cyklu życiowego; w rzeczywistości wiele z nich ewoluowało w parze ze stworzeniami, które pilotują proces zapylania. Pod względem gatunkowym najbardziej płodnym typem są okrytozalążkowe; wiele gatunków drzew i krzewów, a także wszelkiego rodzaju owoce, warzywa, zboża, kaktusy i dzikie kwiaty są uważane za okrytozalążkowe [źródło: Raven].

Przyjrzyjmy się więc, jak to działa w typowym kwiatku i zagłębimy się nieco głębiej w rozwój pyłku w ogóle. Ziarna pyłku powstają w procesie mejozy , podczas którego komórki dzielą się i rosną w liczbę. Ziarna pyłku często znajdują się w woreczkach pyłkowych na końcach pręcików (męskie części kwiatu), które zazwyczaj otaczają słupek (żeńskie części kwiatu). Pręciki zazwyczaj dzielą się na dwie części: pylnik dwupłatkowy , w którym mieszczą się worki pyłkowe, oraz włókno , łodyga, na której pylnik gnieździ się. Każde ziarno stopniowo tworzy twardą zewnętrzną ścianę, która chroni je podczas podróży.

Raz to osadza w miejscu przeznaczenia, ziarna pyłku rozliczenia na kwiat za piętna - wejścia do jajnika. Podobnie jak w przypadku nagonasiennych, po zapłodnieniu następuje kiełkowanie i formowanie łagiewki pyłkowej, ale tym razem wykorzystuje się oba plemniki. Podczas gdy jedna zapładnia komórkę jajową, druga ma za zadanie zapłodnić inną komórkę, która rozwinie się w bielmo , czyli to, co zużywają rosnące zarodki roślin przed i podczas procesu kiełkowania.

Różne kwiaty rosną w różnych konfiguracjach i chociaż wiele, w rzeczywistości większość roślin okrytozalążkowych, posiada zarówno pręciki, jak i części nadgarstka, niektóre nie. W przypadku tych gatunków męskie i żeńskie części rozrodcze można znaleźć na różnych kwiatach tej samej rośliny – podobnie jak wiele szyszek nagonasiennych jest powszechnie konfigurowanych. Lub, w niektórych przypadkach, każdy konkretny okaz rośliny może zawierać tylko jeden lub drugi, nieznacznie zmieniając proces.

Pyłek może być przenoszony przez wiatr, tratowany przez wodę lub przemieszczany przez wszelkiego rodzaju stworzenia, czy to pszczoły , chrząszcze, ptaki czy nietoperze , i osadzany na żeńskiej części reprodukcyjnej innego kwiatu. Może to zabrzmieć całkiem na chybił trafił, i właśnie dlatego rośliny – szczególnie nagonasienne – produkują dużo pyłku.

Aby rośliny mogły skutecznie rozprzestrzeniać swój pyłek, wiele z nich współewoluowało z innymi stworzeniami, aby wykonywać tę pracę częściej i wydajniej. Stało się to na kilka sposobów. Na przykład w przypadku roślin kwitnących te z najsmaczniejszym pyłkiem częściej przyciągały zapylacze, więc to one miały największe szanse na rozmnażanie swojego gatunku. Rośliny kwitnące również wykorzystują kształt, kolor i zapach, aby przyciągnąć więcej klientów, czasami w sposób, który może wydawać się zaskakujący. Wiele gatunków chrząszczy przyciąga kwiaty, które wytwarzają zapachy, które uznalibyśmy za bardzo nieprzyjemne. Niektóre z tych roślin, w tym filodendron pospolity, przyciągają chrząszcze poprzez podgrzanie w wyniku reakcji chemicznej. Powoduje to, że wytwarzają zapach przypominający rozkładającą się materię organiczną, do której naturalnie przyciągają chrząszcze.Jedna roślina sumatrzańska, znana jako język diabła, pachnie tak paskudnie, że podobno ludzie mdleją. To zapylacz? Gatunek padlinożercy.

Jasne, kolorowe kwiaty najprawdopodobniej przyciągają stworzenia dzienne, podczas gdy białe lub jasnożółte są najczęściej dostrzegane przez zwierzęta nocne. Jest też produkcja nektaru. Wiele sprawnych zapylaczy, takich jak pszczoły, nietoperze i kolibry, żywi się nektarem, więc posiadanie kubków z nektarem dostosowanych do aparatów gębowych zapylaczy było kolejną ważną specjalizacją do opracowania. Wreszcie, ewoluowało również umiejscowienie części płciowych roślin. Największe sukcesy odniosły te osobniki, których układ najlepiej odpowiadał zwyczajom żywieniowym potencjalnego zapylacza. Tak więc pręciki, które najprawdopodobniej zostały otarte przez zapylacza – a zatem z większym prawdopodobieństwem zostaną zmiecione i zabrane – były najbardziej idealne do ewolucyjnej wytrwałości.

Kolana pszczoły

Pszczoły stanowią doskonały przykład koewolucji w działaniu i są niezwykle ważnymi zapylaczami. Zjadają nektar i pyłek, zbierając je podczas pożywienia. Kwiaty ewoluowały w określone kombinacje kolorów, zapachów i kształtów, które czynią je atrakcyjnymi i dostępnymi dla pszczół (a często nieatrakcyjnymi lub niedostępnymi dla ich konkurentów). Pszczoły spłaciły takie kwiaty, ewoluując w określone części ciała, które sprawiają, że są bardziej wydajne w zbieraniu – i nieumyślnym przekazywaniu pewnych porcji – pyłku podczas okrążania.

Rośliny, pyłki i zapylacze mają oczywiście ogromne znaczenie dla człowieka. Ludzie z pewnością przekazywali wiedzę o roślinach podczas długiej ewolucji naszego gatunku, ale jakieś 11 000 lat temu drastycznie zmieniliśmy grę [źródło: Starr]. Mniej więcej w tym czasie ludzie zaczęli udomowić rośliny uprawne - wybierając ulubione okazy z dzikich ras i hodować je pod kątem pewnych pożądanych cech, takich jak wysoka wydajność, odporność na szkodniki lub tolerancja na ciepło. Szybko do przodu do dzisiaj, a nasze metody produkcji roślinnej ponownie skoczyły dramatycznie do przodu od tych wczesnych początków. Obecnie wiele upraw to organizmy modyfikowane genetycznie, czyli GMO, a nasze sztuczne manipulacje sprawiły, że wiele osób zastanawia się, jaki będzie to miało wpływ na naturalnie wyewoluowane organizmy.

Naukowcy badają, czy iw jakich okolicznościach uprawy GMO mogą krzyżować się z uprawami konwencjonalnymi, a także z pokrewnymi gatunkami. W jednym z badań przeprowadzonych w Afryce, obszarze, na którym GMO mogą mieć znaczący wpływ, ustalono, że pszczoły tam podczas żerowania zapuszczają się w odległości około 4 mil (3 kilometry) od gniazda [źródło: Science Daily ]. Taki zasięg może pozwolić transgenom wprowadzonych upraw GMO na infiltrację dzikich gatunków. W celu kontrolowania przypadków zapylenia krzyżowego instytucje międzynarodowe, takie jak Europejskie Biuro Współistnienia, zalecają stosowanie pewnych środków izolacyjnych. Należą do nich kroki przestrzenne i czasowe; innymi słowy, sadzenie roślin w pewnych odległościach od roślin, które mogą być zapylane krzyżowo, a także takie terminy sadzenia, aby gatunek kwitł w różnych porach roku.

Pyłek jest również przydatny do studiowania z innych powodów. Pobierając próbki rdzeni, naukowcy specjalizujący się w dziedzinie palinologii – badaniu pyłków, zarodników i podobnych mikroskopijnych organizmów roślinnych – mogą uzyskać dobre wyobrażenie o tym, jakie rośliny dominowały w różnych epokach historii Ziemi. Na przykład pyłki i inne palynomorfy mogą pomóc w ustaleniu, kiedy uprawa rolnicza rozpoczyna się lub kończy na określonym obszarze, kiedy obszar ziemi był zalesiony lub pokryty łąkami lub kiedy nastąpiły zmiany klimatu.

Na następnej stronie dowiesz się więcej o pyłkach – i co zrobić, gdy zaczniesz kichać .

Powiązane artykuły