Biologia zapylania roślin
Wykład XIII Prof. Dr hab. Małgorzata Stpiczyoska

12.01.2011

Hydro- i anemogamia - Czynniki abiotyczne


Wiatropylność
Zapylenie za pośrednictwem wody (dotyczy/ najlepiej zbadana w zbiornikach wodnych)



Endogamia – za pomocą kropli deszczu



Przenoszenie ziaren pyłku za pomocą śniegu – czysto hipotetyczne

Zapylanie abiotyczne jest rzadsze do zoogamii
Biotyczne 80%
Abiotyczne 20%



Anemogamia 97%



Hydrogamia 3%

14 rodzin nagonasiennych
67 rodzin okrytonasiennych (18,3% wszystkich rodzin)
18% anemogamicznych
3% hydrogamicznych

EWOLUCJA WIATROPYLNOŚCI
Gatunek obcopylny, zoogamiczny -> brak zapylaczy->

1. Zmiana zapylacza
2. Samopylnośd (auto-, klejstogamia)
3. Ekstynkcja
4. Samopylnośd ułatwiona przez wiatr
5. Obcopylnośd ułatwiona przez wiatr - > ambofilia <-> pełna wiatropylnośd

AMBOFILIA – stadium przejściowe; niektóre gatunki mają cechy kwiatów anemo- i entomogamicznych; mogą
wykorzystywad oba sposoby zapylania; a. może prowadzid do pełnej wiatropylności;
Salix anemogamiczne
Olea europea kwiaty entomogamiczne
Brassica napus kwiaty entomogamiczne

Ile wierzba zawdzięcza wiatrom?
Ambofilia; wiatr stanowi dodatkową „pomoc”

Ewolucyjne aspekty wiatropylności
W 60 rodzinach (16% wszystkich rodzin)
*skuteczna ksenogamia, najwyższy współczynnik przepływu genów
* anemogamia pojawiała się niezależnie wiele razy
* wiele rodzin posiada zarówno anemo i entomogamicznych przedstawicieli
* Asteraceae

Inna budowa sporodermy u owado- i wiatropylnych gatunków

Filogeneza wiatropylności

Czynniki sprzyjające anemogamii



Słabe zróżnicowanie gatunkowe środowiska



Duża liczba osobników tego samego gatunku na jednostkę powierzchni



Suchy klimat (na pustyniach dominuje entomogamia!)



Liczba r. anemon. Wzrasta wraz z szer. Geogr. I wysokością

Czynniki zwiększające skutecznośd anemogamii:

 Odpowiednie zgodne rośliny w bliskim sąsiedztwie

 Duże ilości uwalnianego pyłku
 Odpowiednia pora pylenia:



** dostosowana do min. turbulencji powietrza



** niska filtracja pyłku (pylenie drzew przed rozwojem roślin)



**niska wilgotnośd powietrza

Cechy kwiatów roślin anemogamicznych:



Kwitnienie drzew przed rozwojem liści (wyjątek sosna), trawy i inne r. zielne kwitną później, cedry jesienią



Kwiaty często rozdzielnopłciowe, dichogamiczne



Kwiatostany o wiotkiej osi



Zredukowany okwiat albo brak



Kwiaty wyeksponowane



Kw. pręcikowe położone wyżej niż żeoskie



Pręciki duże i wyeksponowane, nitki wiotkie



Krótka żywotnośd pyłku (u traw 12 h, nagozalążkowe ok. 7 dni)



Znamiona duże i wyeksponowane rozgałęzione i/lub pierzaste. Wąska powierzchnia (mała średnica) bardziej
skuteczna w wychwytywaniu ziaren pyłku



Zwykle jedne zalążek w zalążni

Juglans sp.
Acer sp.

Aerodynamiczne właściwości ziaren pyłku:



Wielkośd (25-40 μm, u szpilkowych <60)



Kształt okrągłe owalne



Urzeźbienie/ tekstura sporodermy
gadka
komory powietrzne w egzynie, zredukowana liczba apertur
worki powietrzne sosna



Niskie uwodnienie protoplastu



Rozprzestrzenianie pojedynczo



Oddziaływanie elektrostatyczne pomiędzy +pyłkiem i –znamion



Modyfikacja prądów powietrza przez organy żeoskie w celu skierowania pyłku na powierzchnie receptywne



Kształt znamion

Większośd roślin wiatropylnych przystosowana do uwalniania pyłku przy wietrznej pogodzie
*pyłek opada na przysadki w kotkach leszczyny
u traw pyłek zatrzymywany w łyżeczkowatych zagłębieniach pylników
Transport ziaren raczej na niewielkie odległości. Wyj. np. 20 tys. km nad Atlantykiem Pinus sylwestris.

Liczba ziaren pyłku/pylnik, zalążek, kwiat, kwiatostan – bardzo obfita
Do efektywnego zapylenia niezbędne jest przynajmniej 1 mln ziaren /m

3

Produkcja pyłku w roślinach wiatropylnych
Sosna 160 tys./1 zalążek
r.zoogamiczna 10 tys./1 z.

Roczny opad pyłku roślin wiatropylnych w centrum Lublina
Artemisia (2), Rumex (2,5), Plantago (3), Poaceae (10), Betula(dominacja – 26 mln/m

2

)

Ziarna pyłku z dużymi pęcherzami powietrznymi (znaczenie w orientacji ziarna względem zalążków) lub gładkie.

Orientacja zalążka w trakcie zapylenia, obecnośd kropli zapyleniowej i rodzaj pyłku (pływający lub wychwytywany
przez mikropyle) ułatwiają zapylenie.
*pęcherze umożliwiają wędrówkę i odpowiednie położenie względem komórki jajowej

Cupressaceae, Taxodiaceae, Taxaceae; Pinaceae (Pinus, Picea, Cedrus, niektóre Tsuga; Abies; Pseudotsuga, Larix;
niektóre Tsuga, Araucariaceae)

Kropla zapyleniowa –skład podobny do nektaru
Ważna rola zanieczyszczeo!

Szyszki Picea glauca wyprostowane w czasie zapylenia zalążki odwrócone. Opęcherzony pyłek pływa na powierzchni
kropli.
Picea orientalia szyszki zwisające, zalążki prawie wyprostowane. Pyłek opęcherzony, ale porowaty i pływa po
powierzchni krótko, potem szybko tonie.
Cechy stanowiące barierę krzyżowania międzygatunkowego!!!

Wiatropylne okrytozalążkowe

a) Drzewa kwitnące przed rozwojem liści I-III

Olsza – Alnus glutinosa, A. incana
1 kwiat męski – 34 tys. ziaren pyłu
Leszczyna – Corylus avellana
jednopienna, kwiat męski produkuje ok. 36 tys. ziaren
Topola - Populus alba, P. nigra, P. tremula
Kwitnienie III-IV, dwupienna
Wiąz - Ulmuz laevis, U. minor, U. gabra,
Kwitnienie III – IV
Wierzba - Salix alba, S. caprea, S. cinerea
Dwupienna, ambofilna
Kwitnienie przed lub wraz z rozwojem liści III-V

b) Kwitnące wraz z rozwojem liści

Klon Acer sp.
Jesion wyniosły
trójpienny IV-V
Brzoza
jednopienne 1 kwiat wytwarza ok.
Grab pospolity Carpinus betulus
*Męskie kwiatostany Quercus
Fagus sylvatica

c) Rośliny zielne

trawy
długi okres kwitnienia
pokrzywa, komosa, namurnik
Chaenopodium sp., Plantago sp. (możliwe że ambofilna)
Artemisia vulgaris – bylica zwyczajna koszyczki męskie i żeoskie (np. ambrozja)

Skąd się bierze Ambrosia?
Zawleczona z płd. Węgier
Uciążliwy chwast
Powoduje dużo alergii pyłkowych

Najbardziej uciążliwe rośliny alergogenne
Trawy – Poaceae
Pokrzywowate
Szczaw
Rzepieo
Babka
Chmiel
Bylica
Olsze
Leszczynowate
Cyprysowate

Cisowate
Topola
Wiąz
Klon
Oliwkowate
Platan
Buk
Kasztanowiec

Alergeny znajdują się w:



Cytoplazmie



Na powierzchni ziaren skrobii i amyloplastów



Pomiędzy intyną a błoną komórkową



W sporo dermie pomiędzy kolumienkami



Pod wieczkiem (operculum)

Hydrogamia
U 2,7% okrytozalążkowych
Ok. 350 rodzajów wodnych okrytozalążkowych, 31 rodzajów roślin hydrogamicznych
11 rodzin, głównie jednoliściennych
Ceratophyllaceae (rogatkowate) i Callitrichacae (rzęślowate) – dwuliścienne

Hydrogamia pozorna i właściwa ( nadwodna i podwodna )
Limosella aquatica - namulnik brzegowy kwiaty klejstogamiczne – h.p.

Epihydrogamia – nadwodne
(Vallisneria spirali, Elodea canadensis, przesiękra okołkowa Hydrilla verticillata, rzęśl jesienna Callitriche autumnalis)
Zapylenie ponad powierzchnią wody
Pyłek lub pręciki dotykają wyeksponowane znamiona
Kwiaty białe promieniste, szypułki długie
Ziarna pyłku:



Kuliste, duże, z egzyną



Suche



Transport w pływających pręcikach

Życie uczuciowe Vallisneria spirali wg. M. Maeterlincka
Pręciki mocno wyeksponowane, pyłek transportowany za pomocą wody do kw. żeoskich ze znamionami.

Hydrilla strzela pyłkiem w kierunku kw. żeoskich.

Hypohydrogamia
Zredukowany okwiat znamiona długie wąskie brodawkowate zredukowana liczba zalążków
Ziarna pyłku:



W większości nitkowate gładkie bez egzyny lepkie



Produkowane w dużych ilościach



Skuteczne zapylanie przy prądach wody



Pyłek typu spaghetti ;)

Trawa morska, jezierzyca morska, rogatek sztywny, demersum, zamętnica błotna;

Rogatek sztywny
Tonący w wodzie pyłek dokonuje zapylenia

Pyłek spaghetti łatwiej trafia na znamiona słupka Zostera marina

Konwergencje u roślin hydrogamicznych



Pyłek spaghetti (powierzchnia/masa)



Nitkowate znamiona



Lepka wydzielina znamieniowa



Rozdzielnopłciowośd kwiatów



Dwupiennośd
55% r. hydrogamicznych, 75% gat. Morskich

Cechy wspólne roślin zapylanych abiotycznie



Obfita produkcja pyłku



Wyeksponowane pręciki i znamiona



Redukcja okwiatu (wyj. epihydrogamia)



Rozdzielnopłciowe kwiaty