Поведение цветков кувшинки чисто-белой (Nymphaea Candida J. Presl.) при различных фоторежимах

Большинству процессов, протекающих в живых организмах, свойственны ритмы эндогенной природы. Поведение цветков кувшинки чисто-белой, Nymphaea Candida J. Presl., является одним из ярких примеров циркадных ритмов. Хорошо известно, что в ясную погоду цветки этого растения утром поднимаются на поверхность воды и открываются, а вечером погружаются под воду и закрываются.

Причины подобного поведения до сих пор окончательно не выяснены. Существует множество гипотез о предназначении изменения степени открытости цветка в течение суток. По мнению разных авторов, это явление необходимо, чтобы удерживать в цветке насекомых-опылителей или «выбирать» опылителей определенных видов, предотвращать попадание росы на пыльцу или предотвращать теплопотери холодной ночью.

Ранее проведенные нами полевые наблюдения показали, что при естественном фоторежиме в средней полосе европейской части России изменение степени открытости и степени погруженности цветков зависит от природных факторов, имеющих суточный ход, таких как солнечная радиация и температура воды и воздуха.

В естественных условиях эти природные факторы тесно связаны между собой, поэтому не представлялось возможным установить, какой фактор является определяющим. В настоящей работе приводятся результаты наблюдения за цветками кувшинки при различных фоторежимах в природных условиях с целью выявления основного природного фактора, обуславливающего их поведение.

Непрерывные наблюдения проводились в июне 2002 г. в Тверской обл. в условиях естественного фотопериода и в эксперименте с отсутствием светового периода (продолжительностью по 132 ч), а также в июле 2002 г. в республике Карелия в условиях полярного дня (продолжительностью 64 ч). В эксперименте с отсутствием светового периода вокруг растений была сооружена камера из светонепроницаемой полиэтиленовой пленки.

Сторона камеры, обращенная к солнцу, и ее «крыша» были покрыты светоотражающей пленкой для предотвращения перегрева растений. Периодические измерения температуры воздуха показали, что существенного повышения температуры в камере по сравнению с открытым воздухом не наблюдалось. В темное время суток для наблюдения за цветками использовали фонарь с интерференционным «зеленым» светофильтром и малой интенсивностью света. Такое освещение практически не воспринимается растениями и не нарушает условий эксперимента.

Всего исследовано 50 цветков N. Candida. К цветоносу каждого исследуемого растения была привязана плавающая на воде метка с индивидуальным номером. Подобная система мечения исключает путаницу цветков и сводит к минимуму влияние меток на жизнедеятельность растений. Для каждого цветка в течение всего срока наблюдений по оригинальной методике один раз в два часа визуально оценивали степень его открытости и степень его погруженности (табл. 1) и один раз в восемь часов — стадию его развития (табл. 2).

Таблица 1. Критерии определения степени открытости и степени погруженности цветка

Таблица 2. Критерии определения стадии развития цветка

В ходе каждого наблюдения измеряли атмосферное давление, температуру верхнего слоя воды и температуру воздуха. В Тверской обл. дополнительно визуально оценивали процент облачности, регистрировали относительную влажность воздуха при помощи аспирационного психрометра Ассмана и измеряли фотосинтетически активную солнечную радиацию (далее ФАР) (интервал длин волн 400—710 нм). Измерения ФАР проводили при помощи цветного пиранометра ГГО М-80 в комплекте с гальванометром ГСА-1.

Общие тенденции изменения степени открытости цветков, наблюдаемые в средней полосе при естественном фоторежиме, проявляются и при других фоторежимах. Изменение степени открытости цветков при всех фоторежимах имеет 24-х часовой период. Это свидетельствует о том, что изменение степени открытости цветков является свободно протекающим эндогенным ритмическим процессом.

Степень погруженности изменяется с плохо заметной периодичностью, которая, как правило, выражена значительно слабее нелинейного тренда. Лишь при естественном фоторежиме в средней полосе наблюдалась описанная в литературе обратная зависимость степени открытости цветков от степени их погруженности. Отсюда следует, что изменению степени погруженности цветков свойственна слабовыраженная ритмичность экзогенной природы.

Степень открытости цветка определяет его способность к опылению, то есть к выполнению основной функции цветка. Вероятно, это обстоятельство служит причиной наличия эндогенных ритмов изменения степени открытости, в отличие от степени погруженности.

Вероятно, степень открытости цветка и степень его погруженности изменяются независимо друг от друга и синхронизируются изменением интенсивности ФАР. В случае несоответствия фотопериода естественному для средней полосы привычная нам связь между степенью открытости цветка и степенью его погруженности исчезает.

Наблюдаемая нами как в этом году, так и в предыдущие годы положительная связь степени открытости цветков с температурой верхнего слоя воды и температурой воздуха, вероятно, вызвана суточным ходом этих факторов. Это подтверждается отсутствием такой связи в эксперименте без световой фазы.

Нам представляется, что единственной целью периодического закрывания цветка может являться повышение эффективности опыления цветка насекомыми.