Opeľovanie

Pri kvitnúcich rastlinách sa peľ musí dostať z jedného kvetu na druhý. To sa môže diať dvoma hlavnými spôsobmi: prostredníctvom neživých organizmov, ako je vietor alebo voda, alebo prostredníctvom živých organizmov, ako je hmyz alebo vtáky.

• Kukurica a vietor

Kukuricu (v niektorých častiach sveta nazývanú kukurica) opeľuje vietor. Samčie prašníky vypustia peľ a ten sa prenesie na neďaleký samičí kvet na inej kukurici. Väčšina kvetov na kukurici je buď samčích, alebo samičích (jednodomé), a nie oboch pohlaví v jednom kvete (hermafrodit).

Kvety kukurice sa vyvinuli (časom sa zmenili) tak, aby na opeľovanie využívali vietor. Nepotrebujú pekné okvetné lístky. Peľ je ľahký, takže môže fúkať, a konce samičích častí (stigmy) sú nadýchané, aby zachytili všetky drobné peľové zrnká.

• Paradajky a včely

Pri paradajkách včely prenášajú peľ zo samčích častí jedného kvetu (prašníky) na samičie časti iného kvetu (tyčinky). Včely sa pohybujú medzi kvetmi, keď zbierajú nektár, ktorý kvety vytvárajú. Včely odnesú nektár a časť peľu späť do úľa a rastliny paradajok sa môžu rozmnožovať (vytvárať nové rastliny paradajok).

Keďže kvety paradajok sa vyvinuli tak, aby priťahovali včely, majú rozprestreté okvetné lístky a pre ľudské oči sú biele (včely, podobne ako väčšina hmyzu, vidia v ultrafialovom pásme, ako aj v našom vizuálnom pásme vlnových dĺžok). Peľ je často zlepený do zhlukov nazývaných pollinia, ktoré sa zasa prilepia na včely. Včely sú veľmi chlpaté a nesú drobné elektrické náboje, ktoré priťahujú peľ na ich telo. Medonosné včely majú špeciálne peľové košíky, zvyčajne na zadných nohách, do ktorých si z tela odoberajú peľ.

Veľká časť peľu sa vracia do hniezda alebo úľa, kde sa využíva ako zdroj bielkovín, ktoré najviac potrebujú larvy. Časť sa zotrie na ďalšom kvete, kde je samičie tyčinka lepkavá. Peľová trubica rastie dole, aby umožnila samčej gamete oplodniť vajíčko a vytvoriť semeno.

90 % kvitnúcich rastlín opeľujú živočíchy a len 10 % využíva abiotické (neživé) opeľovanie. Z tohto abiotického opeľovania je 98 % opeľovaných vetrom a len 2 % vodou.

Po opelení dochádza k oplodneniu. U rastlín ide o dvojité oplodnenie, pri ktorom dve spermie oplodnia bunky vo vaječníku rastliny. Jedno z nich je normálne oplodnenie, pri ktorom vzniká embryo. Druhým je jedinečný druh oplodnenia, pri ktorom vzniká endosperm semien.

Tento proces sa začína, keď sa peľové zrnko prilepí na tyčinku piestika (samičia reprodukčná štruktúra). Potom vyklíči a vyrastie z neho dlhá peľová trubica. Kým táto peľová trubica rastie, haploidná bunka putuje po trubici za jadrom trubice. Táto bunka sa mitózou rozdelí na dve haploidné spermie.

Ako peľová trubica rastie, dostáva sa z tyčinky dole do vaječníka. Tu sa peľová trubica dostane do vajíčka a uvoľní svoj obsah (ktorý zahŕňa spermie). Jedna spermia oplodní vajíčkovú bunku a vznikne diploidná (2n) zygota. Druhá spermia sa spojí s dvoma bunkovými jadrami, čím vznikne triploidná (3n) bunka.

Keď sa zygota vyvinie v embryo, z triploidnej bunky sa vyvinie endosperm, ktorý slúži embryu ako zdroj potravy. Z vajíčka sa teraz vyvinie plod a z vajíčka semeno.

Existujú dôkazy, že niektoré gymnospermy boli v období triasu opeľované hmyzom, ale opeľovanie živočíchmi nie je v tejto skupine hlavným spôsobom. Väčšina je opeľovaná vetrom. Niektoré gymnospermy a ich hmyzí opeľovači sa na opeľovaní podieľajú spoločne. Najznámejšími príkladmi sú členovia radu Cycadales a s nimi spojené druhy chrobákov.

Skutočne rozšírené a špecializované opeľovanie živočíchmi sa objavilo až u rastlín rodu Angiosperm (kvitnúce rastliny). Rôzne čeľade kvitnúcich rastlín sa zvyčajne špecializujú na určitý spôsob opeľovania. Niekedy niekoľko rodov prejde z jedného spôsobu na druhý. ^p53

• Ranunculaceae: opeľované hmyzom. Iba jeden rod je opeľovaný vetrom.
• Compositae (Asteraceae): táto najväčšia čeľaď je takmer úplne opeľovaná hmyzom. Dve skupiny rodov prešli na opeľovanie vetrom.
• Cyperaceae: takmer výlučne opeľované vetrom. Jeden rod je opeľovaný hmyzom.
• Moraceae: táto čeľaď moruší je najlepším príkladom rozšíreného prechodu od opeľovania vetrom k opeľovaniu hmyzom. Všetky príbuzné čeľade (Ulmaceae, Cannabaceae, Urticaceae) sú opeľované vetrom.
• Gramineae (Poaceae): trávy sú extrémne prispôsobené opeľovaniu vetrom. Len dva rody prešli na opeľovanie hmyzom.

Syndróm opeľovania je súbor adaptívnych znakov, ktoré pomáhajú kvetom opeľovať sa.

Opeľovanie vetrom

Kvety opeľované vetrom sú zvyčajne malé a nenápadné (nie nápadné). Nemajú vôňu ani neprodukujú nektár. Prašníky môžu produkovať veľké množstvo peľových zŕn, zatiaľ čo tyčinky sú zvyčajne dlhé a vyčnievajú z kvetu. Ich tyčinky môžu byť veľké a perovito rozprestreté, aby zachytili peľové zrná. Môže ich navštevovať hmyz, ktorý zbiera peľ; existujú príklady kvetov, ktoré sú opeľované vetrom aj hmyzom.

Opeľovanie zvieratami

Opeľovanie chrobákmi

Kvety opelené chrobákmi sú zvyčajne veľké, zelenkastej alebo takmer bielej farby a silne voňajú. Vôňa môže byť korenistá, ovocná alebo podobná rozkladajúcemu sa organickému materiálu. Väčšina chrobákmi opelených kvetov je sploštená alebo miskovitá, s ľahko dostupným peľom. Môžu mať pasce, ktoré chrobáka udržia dlhšie. Vaječníky rastliny sú zvyčajne dobre chránené pred hryzením chrobákov. Chrobáky sú dôležitými opeľovačmi v niektorých častiach sveta, napríklad v suchých oblastiach južnej Afriky a južnej Kalifornie a na horských lúkach KwaZulu-Natal v Južnej Afrike.

Opeľovanie muchami

Niektoré muchy sa v dospelosti živia nektárom a peľom (najmä včelie muchy a vznášavé muchy). Kvety, ktoré navštevujú, majú často silnú vôňu a bývajú fialové, fialové, modré a biele.

Na druhej strane samce ovocných mušiek priťahujú niektoré divoké orchidey, ktoré neprodukujú nektár. Namiesto toho produkujú prekurzor mušieho pohlavného feromónu. Muchy, ktoré bežne navštevujú mŕtve zvieratá alebo trus, sú priťahované kvetmi, ktoré tieto zapáchajúce predmety napodobňujú. Nedostanú žiadnu odmenu a rýchlo by odišli, ale rastlina môže mať pasce, ktoré ich spomalia. Tieto rastliny majú silný, nepríjemný zápach a sú hnedej alebo oranžovej farby.

Ich početnosť a prítomnosť niektorých mušiek počas celého roka z nich robí dôležité opeľovače mnohých rastlín. Muchy bývajú dôležitými opeľovačmi vo vysokých nadmorských výškach a zemepisných šírkach, kde sú početné a kde môžu chýbať iné skupiny hmyzu.

Opeľovanie včelami

Kvety opeľované včelami bývajú žlté alebo modré, často s ultrafialovými nektárovými sprievodcami a vôňou. Nektár a/alebo peľ sa ponúkajú ako odmena v rôznom množstve. Cukor v nektári býva väčšinou sacharóza. Existujú rôzne druhy včiel, ktoré sa líšia veľkosťou, dĺžkou jazyka a správaním (niektoré sú samotárske, iné koloniálne). Niektoré rastliny môžu opeľovať len včely, pretože ich prašníky uvoľňujú peľ zvnútra a ten sa musí vytriasť bzučaním ("sonikáciou"). Čmeliaky sú jediné živočíchy, ktoré to dokážu.

Opeľovanie včelami z mobilných úľov má veľký hospodársky význam pre ovocné sady, ako sú jablone alebo mandle.

Opeľovanie osami

Osy sú tiež zodpovedné za opeľovanie viacerých druhov rastlín, sú dôležitými prenášačmi peľu a v niektorých prípadoch sú dokonca účinnejšími opeľovačmi ako včely.

Opeľovanie motýľov (Lepidoptera)

Kvety opeľované motýľmi bývajú veľké a nápadné, ružovej alebo levanduľovej farby, často majú pristávaciu plochu a zvyčajne sú voňavé. Keďže motýle netrávia peľ (s jednou výnimkou), ponúkajú viac nektáru ako peľu. Kvety majú jednoduché nektárové vodítka s nektáriami zvyčajne ukrytými v úzkych rúrkach alebo ostrohách, ku ktorým sa motýle dostanú dlhým jazykom.

K významnejším opeľovačom patria jastrabovité (Sphingidae). Ich správanie je podobné kolibríkom: vznášajú sa pred kvetmi s rýchlymi údermi krídel. Väčšina z nich sa živí v noci alebo za súmraku. Kvety opeľované motýľmi bývajú biele, otvárajú sa v noci, sú veľké a nápadné, majú rúrkovité korunky a silnú sladkú vôňu, ktorá sa vytvára večer, v noci alebo skoro ráno. Produkuje sa veľa nektáru, ktorý poháňa vysokú rýchlosť metabolizmu potrebnú na ich let.

Iné mole letia pomaly a usadia sa na kvete. Nepotrebujú toľko nektáru ako rýchlo lietajúce jastrabie mole a kvety bývajú malé (hoci môžu byť zoskupené v hlávkach).

Opeľovanie vtákmi

Kolibríky sú najznámejšími vtákmi živiacimi sa nektárom v Severnej Amerike, analogické druhy sa vyskytujú aj v iných častiach sveta. Kvety atraktívne pre kolibríky, ktoré sa vznášajú pred kvetom, bývajú veľké červené alebo oranžové trubice s množstvom zriedeného nektáru, ktorý sa produkuje počas dňa. Keďže vtáky nemajú silnú reakciu na vôňu, bývajú bez zápachu. Okukané vtáky potrebujú značnú pristávaciu plošinu, takže slniečkovité vtáky, medonosné vtáky a podobne sú menej spojené s rúrkovitými kvetmi.

Opeľovanie netopiermi

Kvety opeľované netopiermi bývajú veľké a nápadné, biele alebo svetlé, otvárajú sa v noci a majú silnú vôňu. Často sú veľké a zvonkovité. Netopiere pijú nektár a tieto rastliny zvyčajne ponúkajú nektár po dlhú dobu. Na prvé nájdenie kvetov sa používa zrak, čuch a echolokácia a na ich opakovanú návštevu sa využíva výborná priestorová pamäť. V skutočnosti netopiere dokážu identifikovať kvety produkujúce nektár pomocou echolokácie. Rastliny opeľované netopiermi majú väčšie množstvo peľu ako ich príbuzné rastliny.

Sprievodcovia medom

Medové vodítka, nektárové vodítka alebo kvetové vodítka sú značky na kvetoch, ktoré hmyzu napovedajú, kam má ísť za nektárom (mnohé druhy hmyzu vidia v ultrafialovom pásme). Väčšina týchto vodidiel je pre človeka neviditeľná, pokiaľ ich nevidí v ultrafialovom svetle. Výhodou pre rastlinu je, že vodítka zvyšujú prísun opeľovačov pri relatívne nízkych nákladoch.

Úplné pochopenie opeľovania je pomerne nové.

V roku 1672 mal Nehemiah Grew predstavu, že peľ je prostriedkom oplodnenia vyšších rastlín. Pomocou mikroskopu ako prvý podrobne opísal peľ. To viedlo k zisteniu, že všetky peľové zrná v danom druhu sú rovnaké. Štúdium peľových zŕn sa nazýva palynológia. Veľmi sa využíva v mikropaleontológii. Pohlavie u rastlín bolo objavené v roku 1694, keď Rudolf Camerarius svoj objav zapísal do listu.

V roku 1793 Christian Sprengel (1750-1816) uverejnil prácu o opeľovaní kvetov hmyzom, v ktorej uviedol všetky hlavné body. Žiaľ, "jeho práca sa natoľko vymykala štandardnému mysleniu a záujmom daného obdobia, že bola takmer úplne ignorovaná".

Hlavné problémy sa riešili v dvoch líniách. Jedna sa uskutočnila štúdiom toho, ako peľové bunky fungujú pri oplodnení vajíčka, a druhá spočívala v rozpoznaní koevolúcie živočíšnych opeľovačov a kvitnúcich rastlín. Oba tieto smery práce sa v polovici 19. storočia stali v podstate "modernými".