Вера Корсунская – Три великих жизни [сборник 1968] (страница 140)

Много раз Дарвин покрывал стеклянным колпаком соцветия орхидей, изолируя их от насекомых. Рядом он ставил неприкрытые растения. С них насекомые постепенно уносили поллинии. Под колпаком поллинии оставались целыми.

У орхидей имеются нектарники, но без нектара. Это заметил еще немецкий натуралист Шпренгель, открывший, что насекомые переносят пыльцу с цветка на цветок. Шпренгель думал, что насекомые подвергаются «систематическому обману» со стороны растений.

Дарвин, вооруженный теорией естественного отбора, не мог поверить, чтобы из поколения в поколение происходил такой обман.

Он отрезал нектарники у шести цветков одной орхидеи. Только у трех из них насекомые унесли поллинии. Зато они были почти полностью унесены у цветков с целыми нектарниками.

Какую же пользу извлекают насекомые из нектарников, лишенных нектара?

И вот начинается серия самых тщательных наблюдений над орхидеями и продолжается двадцать три дня.

Дарвин осматривает цветки после солнечного зноя и после дождя. Он идет в теплицу в полночь, чтобы осмотреть цветок, — нет нектара в нектарниках! Рано утром, когда весь Даун еще спит, он опять ищет нектар в цветке орхидей — и не находит.

Дарвин раздражал нектарники щетинкой, подвергал их действию раздражающих паров; брал для этого цветки, с которых пчелы только что унесли поллинии. Нектарники были сухи. Даже под микроскопом не оказалось ни одной капли.

Но все-таки Дарвин нашел нектар… между двумя перепонками, из которых состоят стенки нектарника. Вот куда он был запрятан!

Пчелы, бабочки, шмели пробираются внутрь нектарника, прокалывают стенку его и получают награду. Из-за этого насекомые задерживаются на цветке. Задерживаются и успешнее переносят пыльцу!

У пяти видов орхидей Дарвин нашел нектар внутри нектарников. У них липкое вещество на рыльце совершенно открыто и не твердеет на воздухе. Поллинии быстро и прочно прилипают к нему. Легко понять, что задержка насекомого на цветке и пробуравливание нектарника здесь излишни. Только один вид, оказалось, производит семена без помощи насекомых. В цветках его пыльца падает сама собой на рыльце. Но и у этого растения имеются нектарники и небольшие липкие кружочки на пыльниках. Все части цветка устроены так, что насекомые могут посетить его и унести пыльцу.

Почему именно у орхидей обнаруживается обилие совершенных приспособлений для перекрестного опыления?

Дарвин отвечает и на этот вопрос, применяя теорию естественного отбора.

Орхидеи, особенно экзотические виды, образуют громадное количество семян. Дарвин насчитал до двухсот тысяч семян в коробочках одного растения английской орхидеи. Тропические же орхидеи дают до семидесяти четырех миллионов семян с одного растения. Правнуки одного такого растения могли бы «покрыть однообразным зеленым ковром, — по расчетам Дарвина, — всю поверхность суши на земном шаре».

Сколько же пыльцы нужно для производства такого количества семян? Она должна расходоваться экономно, иначе растение истощало бы свои силы прежде всего на образование пыльцы. Между тем они так нужны для семян! И в процессе естественного отбора выработались удивительно тонкие приспособления, обеспечивающие успешное перенесение пыльцы с цветка на цветок без особых потерь при помощи насекомых.

На орхидеях Дарвин прекрасно подтвердил закон, открытый ученым Найтом, о полезном действии перекрестного оплодотворения и вредном действии самооплодотворения в течение ряда поколений…

Одно время все другие научные интересы Дарвина были вытеснены орхидеями, как он сам об этом говорил. Девять месяцев в 1861–1862 годах Дарвин целиком потратил на них.

«Орхидеи были чудесным развлечением, — пишет Дарвин Гукеру, — хотя сейчас они мне надоели до тошноты». А в письме все-таки посылает оттиск гравюры на дереве, изображающей одну из орхидей, которой не было у Гукера, и с упоением продолжает о «надоевшей» орхидее: «разве не замечательно расположение labellum (губы) у вершины столбика? Сюда опускаются насекомые, и, когда они касаются известной чувствительной точки, их прекрасно обстреливают пыльцевые зерна».

Работой об орхидеях Дарвин начал серию книг и статей, посвященных одному из очень интересных вопросов биологии: взаимным отношениям цветка и насекомого.

Орхидеи отличаются разнообразными формами и окраской цветков. С точки зрения естественного отбора особенности их строения стали понятными. Все они — приспособления к оплодотворению при помощи насекомых. Растение и насекомое в результате длительного естественного отбора оказались приспособленными друг к другу.

Цветки и насекомые

Многие ученые уже до Дарвина показали, что цветки большинства растений опыляются перекрестно. А те, которые опыляются своей собственной пыльцой, время от времени подвергаются перекрестному опылению.

Тридцать семь лет Дарвин собирал различные сведения о приспособленности цветков к перекрестному опылению при помощи ветра и насекомых.

Но в чем же состоит действие перекрестного опыления и самоопыления?

Часто задумывался Дарвин: какие растения получаются после перекрестного опыления и самоопыления?

Вероятно, есть между ними какая-то разница, и, возможно, очень значительная. Тонко выработанные приспособления к перекрестному опылению у бесчисленного количества растений не могли бы служить только для отдаленной и незначительной пользы или для избежания малого вреда. Так думал Дарвин.

При одном опыте, касавшемся вопросов наследования, Дарвин вырастил на двух грядах, растения льнянки: на одной — из семян, полученных от искусственного самоопыления, на другой — полученных путем перекрестного опыления.

Растения, полученные от перекрестного опыления, выросли более крупными.

На следующий год такая же картина получилась с гвоздикой. Она, как и льнянка, при отсутствии насекомых не завязывает семян, но при искусственном самоопылении дает их.

Дарвин поставил опыт с вьюнком: некоторые цветки искусственно опылялись своей собственной пыльцой, другие — чужой пыльцой. Полученные семена сеялись на двух противоположных сторонах одних и тех же горшков и получали одинаковый уход. Выросшие из тех и других семян растения измерялись и сравнивались. Во всех случаях растения из семян, полученных в результате перекрестного опыления, значительно превосходили те, что выросли из семян, полученных путем самоопыления.

Тогда Дарвин решает начать длинный ряд опытов и ведет их в продолжение одиннадцати лет с той обдуманностью и тщательностью, которые характеризуют все его эксперименты.

«Я принял все меры предосторожности: взял семена с одного и того же растения, — пишет Дарвин Аза Грею, — дал им прорасти у себя на камине, посадил сеянцы в один цветочный горшок и при таком одинаковом способе проращивания увидел, что молодые сеянцы из семени перекрестно опыленного цветка ровно вдвое крупнее, чем ростки из семени самоопыленного, причем оба семени проросли в один день».

Растения помещались под сетку, натянутую на каркас. Несколько цветков на растениях опылялось собственной пыльцой и столько же — пыльцой с другой особи. Растениям давался совершенно одинаковый уход, почва, освещение и все другое.

Семена собирались только вполне созревшие и одинаково хранились. Посев производился так: семена от перекрестного опыления и от самоопыления помещались на влажный песок на противоположных сторонах большого стеклянного стакана. Он накрывался стеклянной пластинкой; порции семян внутри его разделялись перегородкой, и стакан ставился на выступ камина в теплой комнате.

Началось прорастание семян. Если на одной стороне уже появлялись проростки, а на другой их не было, Дарвин удалял всходы. Когда на обеих сторонах одновременно появлялось по проростку, тогда Дарвин вынимал их и сажал по обе стороны перегородки в специально подготовленных горшках с почвой. Таким образом, в горшки высаживались сеянцы одного возраста и в одинаковом количестве на противоположных сторонах.

Если какой-либо сеянец заболевал, он удалялся не один, а вместе с соответствующим ему сеянцем на противоположной стороне горшка. На обеих сторонах часть сеянцев погибала, а лучшие вырастали. И всегда оказывалось, что перекрестно опыленные растения превосходили самоопыленные.

Сначала Дарвин думал ограничить свои опыты жизнью одного поколения растений. Но потом он решил посмотреть, что произойдет, если продолжать самоопыление на протяжении ряда поколений. Потомство получалось все более хилым.

Резеда и калифорнийский мак при самоопылении были вовсе бесплодными. Как только цветки их опылялись пыльцой другой особи, они давали много семян.

Один вьюнок в течение нескольких поколений опылялся перекрестно пыльцой других особей той же грядки и давал большое количество семян. Дарвин опылял вьюнок пыльцой вьюнка того же вида, но выращенного в другом саду. Растения из семян, полученных в этом случае, были почти на двадцать два процента мощнее и выше, а по урожаю семян вдвое плодовитее обычных растений вьюнка.

Только в одном поколении подверглись самоопылению цветки иван-да-марьи, наперстянки и цикламена, обычно перекрестно опыляемые, и потомство сильно пострадало. Наоборот, даже единичное перекрестное опыление любого обычно самоопыляемого растения повышает силу и плодовитость его. Дарвин показывает это на сортах обыкновенного гороха. Очень важно, чтобы перекрестно опыляющиеся растения принадлежали к разным разновидностям или росли хотя бы в несколько различных условиях. По этой причине перекрестное опыление между двумя цветками одного и того же растения приносит мало пользы.