Аэрохория - Аэрохорные диаспоры
Парящие диаспоры нашей первой группы — это так называемые пылеватые семена ряда семейств, отличающихся чрезвычайно высокой плодовитостью: грушанковых, орхидных, близких к ним бурманниевых (Burmanniaceae) и корсиевых (Korsiaceae), непентовых, заразиховых, некоторых геснериевых и др.
Размеры таких семян почти микроскопические, а масса одного семени — сотые или тысячные доли миллиграмма. Кроме того, у иных видов семя имеет пузыревидно вздутую оболочку (рисунок 58, а). Такие идеальные парители поднимаются даже очень слабыми восходящими токами воздуха и длительное время не оседают, попадая в зоны различных воздушных потоков. Виды с пылеватыми семенами — это чаще всего либо эпифиты тропических лесов, либо наземные низкорослые растения густых тенистых лесов, глубоких ущелий, расселин скал, т. е. таких местообитаний, где всегда царит безветрие.
Диаспоры с парашютом, напротив, свойственны обитателям открытых пространств.
Парашютным приспособлением чаще всего служит пучок волосков — хохолок. Волосовидные придатки разного типа встречаются на семенах, орешках, семянках, зерновках в самых различных семействах. Независимо от морфологической природы волоски гигроскопичны. Только в сухом воздухе хохолки расправляются и могут служить летательным аппаратом. Поэтому в сухую жаркую погоду диаспоры уносятся порывами ветра из своих вместилищ (корзинок, коробочек и т. п.), а затем, попадая в восходящие потоки воздуха, поднимаются на значительную высоту.
Волоски могут покрывать равномерно всю поверхность плода или семени, находиться у их основания и т. п. Но более эффективны и гораздо чаще встречаются хохолки на верхушке семени (рисунок 58, б, б) или плода. Такие хохолки типичны для сложноцветных. Положение хохолка выше центра тяжести придает диаспоре устойчивое положение в воздухе, особенно если хохолки приподняты на особых выростах («носиках»), как у одуванчиков, козлобородников и др. (58, г).
Хохолки на верхушке семян и плодов, как это видно на рисунках, обычно имеют форму обращенного конического парашюта, что также повышает поперечную устойчивость диаспор. Но основное значение такой формы парашюта заключается в том, что он образует положительный угол атаки относительно горизонтальных потоков воздуха и, следовательно, повышает динамическую подъемную силу, действующую на диаспору. Важное аэродинамическое значение имеет также лабильность формы хохолков: при горизонтальных порывах ветра они сплющиваются, т. е. угол атаки возрастает до 90° и парашют превращается в парус, оказывающий максимальное сопротивление воздушному потоку, что способствует дальнему заносу плодов и семян. Когда ветер стихает, форма парашюта восстанавливается и эти диаспоры снова могут парить до новых порывов ветра. Наиболее совершенны перистые хохолки, свойственные многим сложноцветным (58, г).
Перистые очень длинные и коленчато изогнутые ости на зерновках ковылей и аналогичные им выросты при горизонтальных порывах ветра служат парусом, а в турбулентных потоках действуют по принципу геликоптера, т. е. способствуют подъему диаспоры.
Планирующие плоды и семена принципиально отличаются от парящих и своей морфологией, и аэродинамическими свойствами, и, следовательно, характером полета.
Рисунок. 58. Анемоаэрохорные диаспоры.
а — семя заразихи (Orobanche ситапа), б — семя кипрея (Epilobium montanum), в — семя ваточника (Asclepias syriaca), г — плод козлобородника (Tragopogon dubius), д, е — семена бигноний (Bignonia sp., В. fraxinifolia), ж — семя диоскореи (Dioscorea dodecanetira) (а — в, д — по Ульбриху, г, е, ж — по Веттштейну).
Под планированием понимают полет со снижением по наклонной траектории под действием силы тяжести. Траектория такого полета будет тем длиннее, чем медленнее происходит снижение, что достигается наличием аэродинамических поверхностей, таких, например, как крылья планера. Планирующие плоды и семена также снабжены крыловидными придатками самого различного происхождения, очень разных размеров, очертаний и других параметров.
Из аэродинамики известно, что при планировании дальность полета по горизонтали определяется высотой взлета или, для наших объектов, высотой, с которой падает диаспора. С каждым метром высоты взлета (или падения) дальность перемещения по горизонтали возрастает на 10 — 30 м, а при ветре еще больше. Вот почему крылатые плоды и семена свойственны преимущественно высокоствольным деревьям или лианам.
Выделенные нами 2 группы планирующих диаспор существенно различаются аэродинамически.
- У первой группы центр тяжести совпадает с центром давления, [1] в силу чего они снижаются без вращения.
- Вторую группу составляют диаспоры, у которых эти центры не совпадают, что и вызывает вращение планера при падении.
Рисунок. 59. Авторотирующие диаспоры.
а, б — крылатки клена и ясеня, в — семя сосны, г — орешек айланта; сплошной стрелкой показаны оси вращения, штриховой — направление вращения (по Левиной, 1967а)
У плодов и семян первой группы семя занимает центральное положение, а крылья или двусторонне-симметричные, или равномерно окружают семя. К этой группе относятся семена многих бигнониевых, диоскорейных, некоторых логаниевых (Norrisia), мареновых (Cinchona), фиалковых (древесные лианы Anchietea, Agamea), а также крылатковидные бобы птерокарпуса, крылатки березы, вяза, птелеи, птерокарии и др. (58, д — ж).
Группу авторотирующих диаспор составляют крылатые семена хвойных, орешки тюльпанного дерева, однокрылый боб центролобиума, крылатки ясеня, всех видов клена и близких к ним сапиндовых, плодики айланта. У всех названных здесь семян и плодов, кроме айланта, единственное крыло резко асимметрично относительно центра тяжести. Поэтому при падении диаспоры продольная ось ее наклонена. Оси вращения некоторых планеров показаны на рисунке 59. Своеобразная морфология плодика айланта обусловливает и иной характер его вращения (рисунок 59, г). Авторотация диаспор создает силу тяги, замедляющую падение, а наклонное положение крыла обусловливает горизонтальный полет под действием ветра.
Гемианемохорные диаспоры — группа очень сборная.
Общая их черта — низкое аэродинамическое качество: они либо вовсе не имеют никаких анемохорных придатков, либо эти придатки малоэффективны для несущих их массивных диаспор.
- К первой подгруппе мы относим мелкие семянки полыней и зерновки многих злаков (Agrostis, Eragrostis, Koeleria, Phteum, Poa и т. п.).
- Вторая подгруппа более пестрая. В нее включаются семена с крыловидной каймой некоторых лилейных, льнянки, погремка; зерновки в опушенных чешуях (Alopecurus, Еппеаро-gon, Melica); односемянные бобы во вздутых чашечках (Anthyllis macrocephala, Trifolium aureum). В этой же категории диаспор следует назвать относительно массивные семянки наголоваток (Jurinea) и некоторых васильков с короткими щетинистыми хохолками; семянки ворсянковых с воронковидной закраиной наружной чашечки и т. п.
Отметим, что все названые здесь виды — травянистые, часто низкорослые растения. Их крайне разнородные плоды и семена не парят и не планируют в воздухе. Ветер лишь относит их на некоторое расстояние от материнского растения.
[1] Центром давления называют точку приложения полной аэродинамической силы, т. е. результирующей подъемной силы и лобового сопротивления.
