Biologia polenizării
Polenizarea plantelor este aproape la fel de diversă ca și comunitatea vegetală însăși. Autopolenizarea are loc la unele specii de plante atunci când polenul (partea masculină) produs de anterele unei singure flori vine în contact cu stigmatul (partea feminină) aceleiași flori sau cu stigmatul unei alte flori de pe același individ. Autopolenizarea nu permite o mare modificare a compoziției genetice a plantei, deoarece semințele produse prin autopolenizare creează plante practic identice cu individul care produce semințele. O populație de plante care are toți indivizii identici din punct de vedere al formei, dimensiunilor și cerințelor de creștere are puține posibilități de modificare pentru a permite schimbări în mediul înconjurător.
Majoritatea speciilor de plante au evoluat modalități de a asigura un grad adecvat de schimb de material genetic între indivizii din populație, iar polenizarea încrucișată este tipul normal de polenizare. În acest caz, florile sunt polenizate eficient doar dacă polenul provine de la o altă plantă. Plantele beneficiază cel mai mult dacă sunt polenizate de alți indivizi, deoarece astfel se extind caracteristicile genetice ale plantelor individuale. Ca urmare, acestea sunt mai adaptabile la schimbările necesare.
Fertilizarea are loc atunci când polenul intră în contact cu stigmatul unei flori. Polenul reacționează cu fluidele stigmatice și germinează, apoi crește ca un tub prin stigmat și coboară pe stil până la cavitatea ovarului. Acolo sperma se unește cu ovulul și se dezvoltă într-o sămânță.
Există atât bariere fizice, cât și chimice sau genetice în calea fertilizării. Uneori, boabele de polen sunt împiedicate să germineze de un dezechilibru chimic sau germinația este controlată genetic. Uneori nu există o barieră genetică, dar pur și simplu polenul nu este plasat în poziția corectă în floare. Acest lucru este cauzat de constrângeri fizice, cum ar fi diferențe mari în ceea ce privește lungimea staminei și a stilului. Unele specii de plante au forme cu stiluri lungi și forme cu stiluri scurte pentru a descuraja autopolenizarea. Forma corolei și poziționarea părților sexuale (stilul și staminele) pot asigura, de asemenea, că numai o insectă de o anumită mărime și formă poate poleniza o floare. Majoritatea sindroamelor de polenizare menționate în continuare implică aceste caracteristici.
Polenizarea prin vânt
Poate cea mai simplă formă de polenizare este cea a polenizării prin vânt, care este comună la mulți dintre arborii care înfloresc primăvara devreme în zonele temperate. Stejarul (Quercus din Fagaceae), arțarul (Acer din Aceraceae), mesteacănul (Betula din Betulaceae), carpenul (Carya din Juglandaceae) și mulți alți arbori din pădurile temperate sunt polenizați de polenul transportat de vânt. Curenții de aer și umiditatea de la începutul primăverii fac ca această metodă de polenizare să fie foarte eficientă, deoarece copacii nu au produs încă frunze, iar florile sunt expuse, adesea în inflorescențe subțiri de tip catkin, care atârnă cu fire lungi de păr stigmatice capabile să prindă polenul. Planta de porumb (Zea mays din familia Poaceae) este o altă plantă polenizată de vânt. Ciorchinii săi lungi și mătăsoși de fibre, care constituie stilurile, sunt foarte potriviți pentru a capta polenul transportat prin aer. Polenizarea eoliană este rară la tropice, poate din cauza faptului că, de obicei, copacii nu sunt fără frunze, iar polenul transportat de vânt nu ar fi foarte eficient. În plus, ploile zilnice abundente, frecvente la tropice, ar menține anterele prea umede pentru o polenizare eoliană eficientă. Cu toate acestea, există totuși un tip de polenizare pe calea aerului la tropice. Arbuștii de sub etaj din familia Urticaceae au antere care se deschid exploziv și aruncă polenul în aer suficient de departe pentru a efectua cel puțin autopolenizarea altor inflorescențe de pe plantă.
Polenizarea prin insecte
Plantele au coevoluat cu insectele, iar fiecare grup de insecte polenizatoare este strâns asociat cu un anumit tip de plantă. Acest lucru se numește sindrom de polenizare. Fără ca măcar să se cunoască exact insecta care polenizează o plantă, tipul de insectă care va vizita planta poate fi prezis datorită formei, culorii, mărimii și parfumului florii în cauză.
Abezele.
Majoritatea albinelor vizitează florile care sunt simetrice bilateral (zigomorfe sau care nu sunt rotunde în contur) și au o platformă de aterizare pe care albina se poate orienta corect pentru a intra. Un exemplu este planta obișnuită de mazăre de uz casnic (Pisum sativa ) și majoritatea celorlalți membri ai subfamiliei Papilionoideae din familia leguminoaselor (Leguminosae). Florile de albine tind să aibă, de asemenea, o aromă, deoarece albinele au un bun simț al mirosului. Albinele se numără printre cei mai răspândiți polenizatori de plante și sunt remarcabil de diverse ca mărime și formă. Albina meliferă este cel mai evident exemplu al acestui sindrom de polenizare, iar importanța economică a albinei pentru producția de fructe și semințe este enormă. Fără ele și alte albine similare, multe dintre culturile noastre alimentare nu ar exista.
Se crede că albinele sunt inteligente, iar unele albine se întorc la aceeași plantă în mod regulat (un comportament numit „trap lining”). În astfel de cazuri, plantele produc în mod obișnuit doar una sau câteva flori în fiecare zi, asigurându-se că toate sunt polenizate fără a investi atât de multă energie cum ar face-o la o specie cu înflorire în masă. Alte specii produc un număr masiv de flori, astfel încât planta să poată atrage un număr mare de polenizatori. Acestea sunt două strategii opuse care realizează același scop: producerea de semințe pentru reproducere.
Abezele sunt mai predispuse decât alte insecte să stabilească un sistem de polenizare unu la unu. Multe plante produc un miros special care atrage doar una sau câteva specii diferite de albine. Acest lucru este deosebit de frecvent la orhidee și aroide. Unele flori au evoluat pentru a produce un „stil” care imită insectarul însuși ca aspect. Cele mai multe orhidee sunt atât de dependente de polenizarea de către un singur tip de albine, încât își pun tot polenul într-un singur pachet (numit polen) care este preluat de albină. În cazul orhideei Catasetum, polinia lipicioasă este forțată pe capul albinei, unde aderă până când, la rândul său, este trecută pe stilul unei alte plante. Acest sistem cu o singură șansă, deși riscant, asigură că toată încărcătura de polen ajunge exact acolo unde este cel mai eficient.
Muștele.
Eștia sunt polenizatori mai puțin importanți, dar sunt esențiali în polenizarea unor plante cu flori temperate și a multor plante cu flori tropicale. Muștele vizitează în general florile care miros urât, adesea cu mirosuri de carne în descompunere sau de fecale. Multe aroide tropicale (Araceae), inclusiv plante mamut, cum ar fi Amorphophallus, care produc adesea inflorescențe, sunt polenizate de muște. Varza de sconcs (Symplocarpus foetidus ), o altă aroidă și una dintre cele mai timpurii plante care înfloresc primăvara (ieșind chiar din băncile de zăpadă), este polenizată de muște. Muștele sunt aparent mai puțin inteligente decât albinele, iar sindroamele de polenizare a muștelor implică adesea înșelăciune și prindere în capcană. Muștele sunt atrase de plantele urât mirositoare deoarece anticipează găsirea unei substanțe adecvate, cum ar fi bălegarul sau carnea în descompunere, pe care să își depună ouăle. Odată intrate, însă, muștele nu pot părăsi inflorescența. La Aristolochia (Aristolochiaceae), tubul corolei este îndoit, cu apendice rigide ca niște fire de păr la bază, orientate astfel încât să permită muștelor să intre cu ușurință. Cu toate acestea, numai după ce insecta a stat înăuntru suficient de mult timp pentru a asigura polenizarea, apendicele devin suficient de flexibile pentru a permite muștei să părăsească partea inferioară a corolei. Genul tropical Dracontium (Araceae) nu are o adevărată capcană, dar în schimb partea inferioară a spatei este albă sau aparent transparentă, iar deschiderea este curbată, astfel încât intră puțină lumină. Musca nu foarte inteligentă încearcă în mod repetat să iasă printr-o deschidere care nu există și, în acest proces, se izbește de inflorescență pentru a depune polenul pe care l-ar putea purta după ce a vizitat alte flori.
Molici și fluturi.
Ambele au capacitatea de a-și derula limbile lungi și de a le extinde în flori lungi și subțiri. Membrii Asteraceae (Compositae), cum ar fi păpădia, floarea-soarelui, floarea de aur și alte genuri, sunt de obicei vizitați de fluturi în timpul zilei. Omologii lor molii zboară de obicei noaptea și polenizează un alt tip de flori tubulare, care sunt de obicei de culoare albă sau foarte palidă, ceea ce face ca florile să fie mai ușor de văzut în întuneric, și flori care produc o aromă dulceagă, ceea ce face, de asemenea, mai ușoară localizarea lor. Moliile șoim au limbi deosebit de lungi și pot poleniza flori tropicale cu tubul corolei de până la zece centimetri lungime. O astfel de floare, Posoqueria latifolia (Rubiaceae), are un aranjament special al staminei care face ca acestea să fie ținute împreună sub tensiune până când masa de antere este atinsă de polenizator. În acest moment, aceasta este eliberată cu mare forță, iar staminele aruncă apoi o masă de polen în fața polenizatorului. Această masă de polen este transportată pe următoarea floare, unde stilul este acum poziționat corespunzător pentru a accepta polenul.
Ceaiul.
Deși oarecum rar în zonele temperate, acest lucru este destul de comun la tropice. Gândacii zboară adesea la asfințit, intră în inflorescență și rămân acolo până în seara următoare la asfințit. Sindroamele de polenizare cu gândaci implică adesea termogeneza, o încălzire internă a unei părți a inflorescenței cauzată de oxidarea rapidă a amidonului. Inflorescența de Philodendron (Araceae) este formată dintr-o spată în formă de frunză care înconjoară spadicul în care sunt grupate florile. Florile de filodendron sunt unisexuate, florile feminine fiind grupate în apropierea bazei, iar cele masculine ocupând restul spadixului. În cele mai multe cazuri, spadicul este cel care se încălzește, iar temperatura este de obicei cu mult peste temperatura ambiantă (cea a aerului din jur). Temperatura ridicată este asociată cu emiterea unui miros dulce care ajută la atragerea gândacilor. Odată ajunși la baza spatei (porțiunea tubulară), gândacii se hrănesc cu florile masculine sterile, bogate în lipide, de la baza spadixului masculin și, de asemenea, folosesc adesea acest spațiu pentru împerechere. A doua zi, când gândacul pleacă, staminele își eliberează polenul, iar gândacul pleacă acoperit cu el. Gândacul polenizează multe specii de palmieri (Arecaceae), membri ai Cyclanthaceae, multe Araceae și chiar nuferi tropicali uriași, cum ar fi Victoria amazonica. Varza de sconcs menționată mai devreme la polenizarea cu muște este, de asemenea, termogenică, iar această caracteristică este cea care îi permite să se topească prin zăpadă la începutul primăverii.
Păsări și mamifere.
Deși polenizatorii vertebrați nu sunt la fel de comuni ca polenizatorii de insecte, ei există, și includ păsări și mamifere. Sindroamele de polenizare a păsărilor implică, de obicei, flori colorate, fără miros, care sunt concepute pentru a atrage păsările, care au o vedere excelentă, dar un simț al mirosului slab. În emisfera vestică, păsările colibri sunt cei mai răspândiți polenizatori, iar limbile lor, de obicei lungi, înseamnă că florile colibri sunt de obicei lungi și tubulare. Multe flori polenizate de colibri sunt fie roșii, fie au părți de culoare roșie, cum ar fi bractee, care atrag pasărea spre inflorescență. Mulți membri tropicali ai Gesneriaceae au mai degrabă flori galbene decât roșii, dar frunzele asociate cu florile sunt puternic marcate cu roșu sau maro și sunt clar vizibile pentru polenizatorii colibri.
Polenizarea cu mamifere este rară, dar devine din ce în ce mai cunoscută în rândul animalelor tropicale. Se știe că maimuțele cu fața albă (Cebus capuchinus ) polenizează arborele de balsa (Ochroma pyramidale din Bombacaceae), deoarece caută insecte în adâncul florilor mari și tubulare. Liliecii sunt mai comuni ca polenizatori eficienți, deoarece sunt zburători pricepuți. Deoarece liliecii zboară pe timp de noapte, sindromul de polenizare a liliecilor implică flori tubulare deschise larg, de culoare palidă, de obicei mari, adesea pen-dente, precum Coutarea hexandra, un membru tropical al familiei cafelei (Rubiaceae). Cu toate acestea, sindroamele de polenizare a liliecilor pot implica, de asemenea, plante precum Inga (Leguminosae), care au multe flori cu smocuri largi de stamine prin care liliacul își poate întinde limba pentru a căuta polen sau nectar. Printre mamiferele polenizatoare neobișnuite se numără girafele,despre care se știe că polenizează copacii Acacia cu ajutorul firelor de păr de pe față, și lemurii, care polenizează Strelitzia în Madagascar.
vezi și Sisteme de reproducere; Flori; Interacțiuni, plantă-insectă; Interacțiuni, plantă-vertebrate; Reproducere, fertilizare și; Reproducere, sexuată.
Thomas B. Croat
Bibliografie
Faegri, K, și L. van der Pijl. The Principles of Pollination Ecology (Principiile ecologiei polenizării). New York: Pergamon Press, 1966.
Percival, Mary S. Biologie florală. New York: Pergamon Press, 1965.
Real, Leslie. Biologia polenizării. New York: Academic Press, 1983.
.