» » Духов цветок

Духов цветок

Духов цветок

На фото — подъельник одноцветковый (Monotropa uniflora), растущий под пологом темного леса. Мертвенно-бледный цвет его побегов объясняется отсутствием хлорофилла, в котором у растения нет нужды в связи с особым типом питания. За необычные цвет и форму подъельник по-английски называют «растением призраков» («растением-призраком») или «духовым цветком» (ghost plant) или «трупным цветком» (corpse plant), а также «трубкой призрака» (ghost pipe) и «индейской трубкой» (indian pipe).

Род подъельник, или вертляница (Monotropa) включает всего два вида: подъельник обыкновенный (M. hypopitys) и подъельник одноцветковый. Оба вида описал Карл Линней в 1753 году. С тех пор род неоднократно пытались расширять, но безуспешно: все предложенные названия в итоге сводились в синонимы того или иного вида. Раньше вертляниц выделяли в собственное семейство подъельниковых (Monotropaceae), однако современные исследования показали их принадлежность к большому семейству вересковых (Ericaceae). Кроме самого вереска к нему относятся рододендрон, клюква, подбел, грушанка и их экзотичные родственники, например земляничное дерево, или земляничник. Подъельниковые сейчас понижены до ранга подсемейства (Monotropoideae) и состоят из трех триб, в одну из которых и входит одноименный род.


Духов цветок

Представители семейства вересковые. Слева направо: рододендрон желтый (Rhododendron luteum); фото © Надежда Федорова; подбел многолистный (Andromeda polifolia); фото © Лена Глазунова с сайта plantarium.ru; грушанка крупноцветковая (Pyrola grandiflora); фото © Павел Горбунов с сайта plantarium.ru; земляничник крупноплодный (Arbutus unedo); фото © Андрей Ковальчук с сайта plantarium.ru


Подъельник одноцветковый — многолетнее растение высотой 10–30 см с толстым сочным стеблем блеклого серо-голубого цвета, возможно также наличие розоватых оттенков и темных крапинок. Листья овальные, заостренные на концах, редуцированные до состояния мясистых чешуй. Цветок колокольчатой формы обычно один, как и отражено в названии, однако реже могут иметься еще 1–2 цветка. Сначала они поникшие, но по окончании цветения цветоножка выпрямляется, и завязывается сухой плод — четырех- или пятигнездная сухая коробочка, заполненная семенами.


Духов цветок

Слева — цветок подъельника одноцветкового, видны тычинки с оранжевыми пыльниками и воронковидное рыльце пестика по центру. фото © Gary Monroe с сайта fs.fed.us. Справа — иллюстрация из книги M. Catesby, 1754. Natural History of Carolina, Florida, and the Bahama Islands


Семена подъельника очень маленькие и легкие (их масса всего 0,000003 г) и имеют мембраноподобные выросты-крылья, что позволяет им легче распространяться в условиях густых лесов.


Духов цветок

Слева — гербарные образцы подъельника одноцветкового. Их цвет и степень сохранности как раз указывают на то, что при жизни растения имели довольно мясистые побеги. Изображение с сайта цифрового гербария МГУ plant.depo.msu.ru. Справа — уже сухие и побуревшие особи, сформировавшие коробочки с семенами. Часто в таком состоянии они остаются зимовать и продолжают распространение семян в следующем сезоне. фото © Eric Hunt с сайта anps.org


Несмотря на название, подъельник обитает не только в хвойных лесах. Главное условие для его произрастания — наличие густой подстилки из растительного опада, обеспечивающей жизнедеятельность гриба-сапротрофа. И тут мы подошли к самой интересной особенности этого растения — его способу питания. Подъельники не производят питательные вещества самостоятельно в процессе фотосинтеза (мы помним, что у них нет хлорофилла), а получают их уже готовыми из грибных гиф, с которыми они связаны под землей. Такой тип питания называется облигатной микогетеротрофией. Она возникала независимо примерно 50 раз в ходе эволюции и сейчас характерна для более чем 400 видов растений, среди которых есть представители двудольных и однодольных цветковых растений, а также мхов, например, печеночники Cryptothallus mirabilis (см. картинку дня Сциафила без хлорофилла).

Ученые предполагают, что некоторые эволюционные линии растений, образующих микоризу, в условиях недостатка света постепенно теряли способность фотосинтезировать наряду с зеленой окраской и укрепляли взаимодействие с грибом. фотосинтез в клетках растений происходит при участии зеленых пластид (хлоропластов) — полуавтономных симбиотических органелл, обладающих своим собственным геномом. Наличие генома, хоть и неполного, — наследие тех времен, когда пластиды еще были свободноживущими бактериями. Теряя необходимость фотосинтезировать, хлоропластный геном становится еще «легче»: в среднем у автотрофных высших растений и водорослей размер генома составляет 120 000–160 000 пар нуклеотидов, а у подъельника обыкновенного — 34 800 пар нуклеотидов. Это мало даже в сравнении с другими гетеротрофными растениями. Более того, изменения пошли дальше и коснулись ядерного генома. Гены, ответственные за протекание фотосинтеза, не экспрессируются: либо они исчезли из ядерного генома, либо «замолчали» (то есть прекратили работать без изменений в структуре).

Взаимоотношения подъельников с грибами получили собственное название — монотропоидная микориза. Микориза — тип симбиоза, из которого оба участника извлекают выгоду (см. задачу Грибы на грядке). Растения увеличивают поверхность всасывания за счет грибных гиф, поэтому им проще получать воду и нужные им минеральные вещества (например, фосфаты). Грибы же обеспечивают себя органическими продуктами фотосинтеза (углеводами).

Для микоризы монотропоидного типа характерно впячивание гиф гриба внутрь растительных клеток без прямого контакта с их содержимым. В отличие от наиболее часто встречающегося варианта, эктомикоризы, когда гифы расположены снаружи и не так важно, с каким конкретно видом гриба образует симбиоз цветковое растение, подъельники довольно специфичны. Их устраивают только представители семейства сыроежковые отдела базидиомицеты — сыроежки и млечники (см. картинку дня Пигменты грибов-млечников). Мицелий этих макромицетов связан не только с подъельниками, но и с корнями соседних деревьев, что открывает «нахлебникам» доступ и к их ресурсам. Грибы в данном случае играют роль адаптера (в справочнике «Жизнь растений» их сравнивают со шлангом).


Духов цветок

1 — молодые побеги подъельника одноцветкового с группами микоризованных корней. 2 — кончик корня, покрытый многослойным чехлом из грибных гиф. Стрелками показаны многочисленные цистидии — стерильные элементы в гимениальном слое у базидиомицетов. Длина масштабного отрезка — 100 мкм. фото из статьи H. B. Massicotte et al., 2005. Structural features of mycorrhizal associations in two members of the Monotropoideae, Monotropa uniflora and Pterospora andromedea


По сути, подъельники действительно паразитируют на зеленых растениях, но делают это опосредованно, за что их называют эпипаразитами (от греческого ??? — «на, сверх»). Раньше считалось, что питание этих организмов происходит за счет разложения симбиотическими грибами органических веществ лесной подстилки. На основании этого их ошибочно относили к группе сапрофитных растений, пока не стал известен механизм «кражи» у фотосинтетиков. Последние не могут избавиться от своих эпипаразитов, так как для этого им придется отказаться и от взаимовыгодного симбиоза с грибами-микоризообразователями.


Духов цветок

На этой фотографии мы видим две группы подъельников одноцветковых. Дело в том, что подъельники часто произрастают в виде ведьминых колец, что объясняется их взаимодействием с грибами. Кольца являются результатом радиального разрастания мицелия и характерны для многих групп шляпочных грибов, а также и для зависящих от них микогетеротрофов. фото с сайта burgersonion.blogspot.com


Для подъельника одноцветкового характерен разорванный, или дизъюнктивный, ареал: растение встречается в Северной и Центральной Америке, а также в восточной части Евразии. На этих территориях произрастают три изолированные популяции подъельника, что было подтверждено молекулярно-генетическими методами. Изначально существовал единый ареал в умеренных широтах Северного полушария на территории суперконтинента, соединенного Беринговым перешейком. Однако он начал разрываться в связи с тем, что часть суши периодически уходила под воду в районе современного Берингова пролива. Флористические миграции имели место еще в течение миоцена и прекратились примерно 3,5 млн лет назад. Таким образом, обмен генетической информацией между популяциями подъельника из Азии и Америки больше не происходил. Что касается разделения внутри американской группы, то оно обусловлено климатом. Скорее всего, опустынивание территорий на юге Северной Америки привело к вытеснению части растений еще южнее и выше — в гористую местность, где более влажно и прохладно. В настоящий момент подъельники встречаются от юга Мексики и вплоть до северной Колумбии только в горах, в отличие от лесных растений из других популяций.


Духов цветок

Ареал подъельника одноцветкового по данным базы gbif.org


Одно лишь остается неясным: где все-таки возник вид, в Азии или в Америке. В пользу первого варианта выступают более примитивный тип пыльцевых зерен и филогенетическая близость к роду вертляницевидка (Monotropastrum), имеющему сугубо азиатский ареал. Такое родство групп может указывать на то, что у подъельника одноцветкового и вертляницевидок был единой предок, растущий на азиатской территории. «Американская» же гипотеза подтверждается тем, что на данный момент больше всего видов из подсемейства подъельниковые встречается на западе Северной Америки. Такие места называются центрами разнообразия и могут соответствовать месту происхождения конкретного таксона, но так бывает не всегда.

фото с сайта talkplant.com.

Надежда Федорова

06 август 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Дерево с огромными листьями

Человек на фото держит в руках лист дерева Coccoloba gigantifolia, обитателя бразильской Амазонии...

Пигменты грибов-млечников

На фото — рыжик полукрасный (Lactarius semisanguifluus), оранжевый млечный сок которого местами позеленел...

Гриб-дождевик

На фото — дождевик шиповатый, или жемчужный (Lycoperdon perlatum...
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Триасовый ихтиозавр Guizhouichthyosaurus оказался сверххищникомИстория робототехники: как выглядели самые первые роботы?Чем могут питаться бактерии, когда вокруг ничего нет?Почему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?Чипирование началось: Neuralink проследила за мозговой активностью свиньиВ Японии испытали "летающий автомобиль"Голографическое кино может стать реальностью1 сентября к Земле приблизится астероид размером с многоэтажный дом