Одной из существенных сторон размножения, а следовательно, и видовой жизни семенных растений, является рассеивание плодов и семян.
Разнообразие в строении семян и в особенности плодов совершенно изумительно. Оно не уступает разнообразию в строении листьев или цветков покрытосемянных. Мы не будем касаться плодов культурных растений, созданных человеком. Сравним плоды дикорастущих видов, например мятликов или полыней, едва достигающие 0,5 мм в длину и 0,1—0,2 мг по весу, с плодами тропической лианы, которые имеют 15 см толщины и до 1,5 м длины, или с плодами сейшельской пальмы весом в 16—20 кг.
Весьма различна окраска плодов. Она бывает снежнобелой, интенсивно черной и различных оттенков красного, оранжевого, коричневого, синего, с переходами одного цвета в другой. По консистенции встречаются плоды сочные с нежной душистой мякотью и плоды каменистотвердые. Исключительно разнообразна форма плодов: от геометрически правильного шара до причудливо извитых шнуровидных образований. Поверхность плодов то полированно-гладкая, то испещрена различными бородавками, выростами, крючками или несет всевозможные придатки: от тончайших волосков, легких и нежных, ломающихся от прикосновения пальцев, до крепких острых шипов, пронзающих шины автомобилей и копыта животных.
Почти такое же разнообразие наблюдается в строении семян.
В целом ряде случаев мы еще не знаем приспособительного значения тех или иных особенностей в строении семян и плодов, но можно утверждать, что большинство этих морфологических структур связано со способами диосеминащии. Следовательно, рассеивание плодов и семян представляет очень важную сторону в жизни растений. Каково же биологическое значение этого явления?
Некоторые авторы считают, что одной из существенных сторон рассеивания плодов и семян является предотвращение массового размножения вредителей и паразитов. Но наиболее распространено мнение, что рассеивание семян необходимо для удаления растений друг от друга во избежание конкуренции. Легко видеть, что этот последний взгляд вытекает из признания дарвиновской идеи перенаселенности и внутривидовой конкуренции как основного фактора видообразования. Не вдаваясь в дискуссию этого сложного вопроса, отметим, однако, что такое толкование рассеивания плодов и семян совершенно необязательно и слишком односторонне. Замечательно, что сам Дарвин, касаясь вопросов распространения плодов и семян и расселения растений, вовсе не связывает эти явления с внутривидовой конкуренцией, а дает им совершенно иную трактовку.
Дарвин неоднократно подчеркивает, что «незначительные изменения в условиях жизни способствуют увеличению сил и плодородию всех органических существ». Подводя итоги своим исследованиям в области опыления растений, Дарвин цитирует Генсло и соглашается с ним в том, что если самоопыляющиеся растения могут переселяться и таким образом получать новые свойства от новой окружающей среды, то в этом случае они могут стать настолько жизнеспособными, что в состоянии даже вытеснить аборигенов из той страны, в которую вторглись. Дарвин высказывает замечательную мысль о том, что рассеивание семян приводит к совместному произрастанию особей данного вида, материнские растения которых жили в различных местообитаниях, что делает особенно эффективным перекрестное опыление этих особей. С присущей ему осторожностью Дарвин пишет: «Я могу добавить, что представляется вероятным, что семена приобрели свои бесчисленные любопытные приспособления к широкому распространению не только для того, чтобы сеянцы получили возможность находить таким образом новые подходящие местообитания, но и для того, чтобы особи, которые долгое время подвергались действию одних и тех же условий, могли иногда скрещиваться со свежей линией».
Те положения Дарвина, которые были здесь изложены, нашли свое подтверждение в трудах И. В. Мичурина и его последователей. Таким образом, можно считать, что всякое изменение среды, освоенное организмом, расширяет приспособительные возможности вида. Следовательно, мы можем теперь вскрыть подлинный биологический смысл рассеивания плодов и семян.
Рассеивание семян является основным средством расселения прикрепленных семенных растений. Вегетативное размножение свойственно, как известно, не всем многолетним растениям и вовсе отсутствует у однолетних. Кроме того, при вегетативном размножении расселение идет крайне медленно и в большинстве случаев на ничтожно малые расстояния. Через рассеивание семян осуществляется основная функция видовой жизни семенных растений — их расселение.
Легко видеть, что расселение организмов является необходимой стороной процесса размножения. Без расселения, т. е. роста ареала вида, по существу невозможно и увеличение числа особей, иными словами, невозможно процветание вида. Но расширение ареала вида не следует рассматривать как простое увеличение площади его обитания, точно так же, как и увеличение числа особей представляет собой не только количественное, но и качественное обогащение вида. Рассеивание семян хотя бы на незначительные расстояния приводит к тому, что молодые сеянцы развиваются в условиях, несколько различных и отличающихся от условий жизни материнских растений. Приспособление к новым условиям, освоение их в процессе развития способствует образованию новых разновидностей.
Эта качественная сторона процесса расселения вида особенно ярко проявляется у высших растений, так как благодаря неподвижности особей расселение осуществляется у них из поколения в поколение, причем воздействию новых условий подвергаются пластичные молодые сеянцы. Как указывал Ч. Дарвин, рассеивание семян, обеспечивающее перемещение особей, делает наиболее эффективным перекрестное опыление, так что обогащение наследственной природы вида при расселении осуществляется не только путем воздействия новых условий среды на организм, но и через посредство оплодотворения.
Не следует забывать и того обстоятельства, что рассеивание плодов и семян является для растений единственным средством уйти от неблагоприятных условий, которые в отдельных случаях могли бы привести к гибели вида. Итак, рассеивание семян, как средство расселения и вообще перемещения растений, играет исключительно важную роль в жизни вида, обеспечивая его сохранение, процветание и развитие.
Но значение рассеивания зачатков выходит за пределы видовой жизни. При заносе семян в местообитания с условиями, не свойственными данному виду, могут возникнуть не только новые разновидности, но и новые виды. Наконец, без рассеивания семян было бы невозможно формирование растительных группировок и их миграция, т. е. оказалось бы невозможным развитие растительного покрова земного шара. Анализ биологического значения рассеивания семян обнаруживает, таким образом, непосредственную связь этого процесса с видо — и формообразованием у растений, с расселением их на земном шаре и с формированием растительных сообществ.
Коснемся коротко тех причин, в силу которых возникло все многообразие приспособлений к разносу плодов и семян.
Расселение бессемянных наземных растений (включая грибы) осуществляется с помощью одноклеточных спор. Естественно, что споры в силу своих ничтожных размеров и веса легко рассеиваются токами воздуха не только горизонтальными, но и вертикальными. Только в виде исключения у некоторых видов грибов споры разносятся насекомыми, например, конидии спорыньи или пикноспоры ржавчины. У семенных растений споры утратили функцию расселения вида, которая перешла к семенам. Но семя, заключающее в себе многоклеточный зародыш, значительный запас питательных веществ и довольно плотную оболочку, как правило, обладает по сравнению со спорой большим весом. Поэтому для рассеивания семян неизбежно должны были возникнуть новые, более сложные приспособления.
Уже у голосемянных имеются семена с сочными ярко окрашенными и сухими крылатыми придатками и семена с плотной оболочкой, напоминающие орехи.
Следующий этап эволюции — покрытосемянность — неизбежно сопровождался дальнейшим усложнением приспособлений к рассеиванию зачатков. У многосемянных плодов происходит освобождение находящихся в них семян, а семена в свою очередь обладают средствами к распространению. У односемянных нераскрывающихся плодов функцию расселения принимает на себя плод, в связи с чем у таких плодов также имеются соответствующие приспособления. В силу высоты организации покрытосемянных и необычайно широких возможностей их приспособительной эволюции только в этой группе растений и могло возникнуть свойственное ей многообразие зачатков. С другой стороны, те различные приспособления к расселению, которыми обладают покрытосемянные, послужили одним из факторов, обеспечивших этой группе растений победоносное завоевание суши.
Подведем краткий итог. Наземные растения, живя в постоянно изменяющейся среде, сами остаются неподвижными. Отсюда возникает потребность в подвижных зачатках, посредством которых растения могли бы расселяться и перемещаться в иные условия обитания. Такими подвижными зачатками на различных этапах эволюции наземных растений служили споры, семена и, наконец, плоды, «которые являются венцом приспособительной эволюции покрытосемянных».
Рассеивание плодов и семян является основным средством расселения растений, благодаря которому достигается:
1) расширение ареала вида, что необходимо при увеличении числа особей; 2) обогащение наследственной основы вида; 3) более высокий эффект перекрестного опыления; 4) уход от неблагоприятных условий существования (в том числе и от очагов поражения болезнями или вредителями).
Таково значение рассеивания зачатков в жизни вида. Вместе с тем, через расселение растений осуществляется формирование фитоценозов и их миграция. А в случае попадания зачатков в резко отличные условия местообитания могут возникнуть и новые виды.
В группе цветковых растений, обладающих наибольшей пластичностью и многообразием морфологических структур, наиболее многообразны и способы рассеивания зачатков, что наряду с другими факторами обеспечило господство цветковых в растительном покрове земли.