Забытые опылители

Ветроопыление, однако, — не совсем уж «выстрел в тумане», каким его когда-то считали. Сейчас признано, что многие из современных растений, и цветущие покрытосеменные, и нецветущие голосеменные, по-прежнему практикуют древнее искусство прямого ветроопыления — анемофилию. Но не думайте, что эти любители ветра неразборчивы в рассеивании пыльцы просто потому, что ещё не склонили животных к выполнению работы по переносу пыльцы или спор. Фактически, недавние совместные работы Стива и Карла Никласа из Корнелльского университета показали, насколько умно могут быть устроены некоторые структуры ветроопыляемых растений.

До 1980-х годов ботаники не особо задумывались о значении формы ветви и шишки женского растения сосны в плане улавливания пыльцы. Именно тогда Никлас — настоящий палеоботаник и пионер-математик в областях аэродинамики и биомеханики растений — решил заняться этой богатой уравнениями проблемой в своей лаборатории в Итаке, штат Нью-Йорк. Используя свои познания в области окаменелостей, Никлас создал масштабные глиняные модели сосновых шишек и других репродуктивных органов ныне вымерших родов. Его особенно интересовали шишки с вертикальными остроконечными выростами, функции которых были неизвестны. Рассудив, что эти вертикальные нити могли бы работать подобно заграждениям для снега, снижая скорость пыльцевых зёрен, чтобы те плавали в воздухе вокруг шишек, он решил проверить эту идею опытным путём в самодельном ветровом туннеле. Глиняные модели были обожжены, окрашены в чёрный цвет и установлены в качестве мишеней в ветровом туннеле. Затем он собрал пыльцевые зёрна сосен и других хвойных, и поместил их над мишенями.

Запустив движение пыльцы, Никлас отснял серию её фотографий при мощных стробоскопических вспышках света с интервалами 400 раз в секунду. Проявленные негативы демонстрировали блестящие белые точки — пыльцевые зёрна — с дискретными интервалами, хореографическую картину траекторий отдельных зёрен во время их танца в сложном узоре потоков воздуха, создаваемых мишенями. На видеозаписи было видно, как некоторые из пыльцевых зёрен выполняли красочные пируэты, медленно вращаясь по спирали и в вихрях, возникающих за шишками. Хотя некоторые из наблюдаемых пыльцевых зёрен улетали от глиняных моделей, другие оказывались захваченными красивым вихревым узором, в итоге сталкиваясь, зачастую далеко не сразу, с похожими на бутоны шишками.

На рисунке — группа мужских цветков на ветке хохобы (Simmondsia chinensis), рассеивающих по ветру свои пыльцевые зёрна. Напротив — восприимчивый к ней одиночный женский цветок, приспособленный к опылению при помощи ветра. Линии изображают сложный рисунок потока воздуха, создаваемый цветками и листьями растения.

Читая ранние статьи Карла Никласа, Стив задался вопросом о том, могло ли строение ветроопыляемых покрытосеменных также направлять поток летящей по воздуху пыльцы вокруг их цветков. Он пригласил Никласа к сотрудничеству, приспособив его инновационные методы для изучения растений, с которыми Стив работал уже много лет. Они выбрали для изучения известный «шампуненосный» кустарник хохобу (Simmondsia chinensis), уроженца пустыни Сонора в Аризоне, Калифорнии и соседней Мексике. Прежде всего, они хотели узнать, успешно ли женские цветы хохобы улавливали летающие в воздухе зёрна пыльцы, выпущенные с соседних «мужских» растений — ведь хохоба является двудомной, а это означает, что мужские и женские цветки несут различные растения.

После сбора свежих ветвей в Тусоне и отправки их самолётом через всю страну в Итаку, ветки, густо увешанные женскими цветками, были помещены в качестве мишени в ветровой тоннель Никласа. Женские цветки хохобы типичны для большинства ветроопыляемых покрытосеменных. Они мелкие, бледно-зелёного цвета, лишены красивых лепестков и не выделяют никакого нектара, запаха или иных средств привлечения, которые могли бы соблазнить животных подойти поближе и сыграть роль посредников. Каждый висячий цветок с трёхлопастным рыльцем/столбиком сидит под двумя жёсткими, направленными вверх листьями, которые очень напоминают уши кролика. Эти на первый взгляд несущественные особенности строения много значат для хохобы, позволяя ей оставить глубокий след в продуваемом всеми ветрами мире конкурентов за пыльцу.