Пчелы значительно повышают урожайность черновых, кормовых, плодово-ягодных и овощных культур.
С помощью специальной дрессировки пчел их можно направить на любой выбранный человеком сельскохозяйственный массив или в теплицу для многократного опыления растений. Это обеспечивает не только рост урожая, но и качество продукции.
Пчелоопыление, как агротехнический прием, эффективный резерв для успешного выполнения продовольственной программы.
В этом разделе рассказывается о роли пчелоопыления в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.
В крупных районах промышленного сельского хозяйства, где много выращивается кормовых, крупяных и масличных культур, расширяется площадь под садами и ягодниками, интенсивно развивается овощеводство (однако урожайность остается невысокой), особенно актуален вопрос использования пчел.
В комплексе агротехнических приемов по выращиванию высоких урожаев необходимо достаточно полное перекрестное опыление цветков, которое достигается, главным образом, с помощью медоносных пчел.
Сельское хозяйство может нести ежегодно большие потери из-за недоопыления гречихи, горчицы, рапса, плодово-ягодных, овощных и других культур, если хозяйства, возделывающие эти культуры, не имеют пчел.
При отсутствии пчел многие культуры даже при наилучшей агротехнике не могут дать хорошего урожая.
К сожалению, на многих сельскохозяйственных предприятиях при составлении планов и технологических карт не планируется пчелоопыление и игнорируется доход, который пасеки дают опылением.
В этом разделе описан опыт по применению пчел для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Опыление и оплодотворение растений пчёлами
Органом размножения у растений является цветок. Цветки бывают обоеполые, имеющие завязь и тычинки, и однополые, у которых есть или тычинки или только завязь. Завязь заключает в себе семяпочки, в которых скрыты женские половые клетки. Завязь переходит в тонкую часть, называемую столбиком. Сверху он образует расширение - рыльце. У некоторых растений столбик может отсутствовать, и тогда рыльце будет сидячим, как, например, у мака. Завязь, столбик и рыльце вместе составляют пестик - женский орган цветка.
Мужское начало в цветке представлено тычинками. Они состоят из тычиночных нитей, связников и пыльников. Пыльник в большинстве случаев состоит из двух пар параллельно сложенных пыльцевых мешков, соединенных связником, к которому и прикрепляется тычиночная нить. Число тычинок неодинаково у разных видов растений - от одной до нескольких десятков. Тычинки могут срастаться нитями в общую тычиночную трубку, как у мальвовых, или же срастаться пыльниками, как у тыквенных.
Опыление бывает двух типов - самоопыление и перекрестное.
Самоопыление наблюдается в обоеполых цветках, когда пыльца высыпается на рыльце пестика своего же цветка или переносится каким-либо другим способом. Самоопыление сравнительно мало распространенное явление. Однако среди культурных растений самоопылителей много: ячмень, пшеница, горох, фасоль, овес, томат, лен.
Но и у типичных самоопылителей наблюдается перекрестное опыление. Ч. Дарвин 27 лет занимался обширными исследованиями форм цветка, способов опыления растений, и пришел к выводу, что в общем ходе эволюции перекрестное опыление обеспечивает более здоровое потомство. В большинстве случаев отрицательное влияние обнаруживается при оплодотворении, когда пыльца одного цветка переносится на пестик другого в пределах одного растения.
Перекрестным опылением называют перенос пыльцы с одного растения на другое. По способу переноса пыльцы растения подразделяются на следующие группы:
1) Гидрофильные, у которых перенос пыльцы происходит с помощью воды. Этот способ является самым древним. В настоящее время таких растений сохранилось мало. Среди них нет сельскохозяйственных культур.
2) Анемофильные растения, которые опыляются при помощи ветра. Они составляют довольно обширную группу: береза, орех грецкий, тополь, осина, рожь, кукуруза, хмель, конопля, сахарная свекла, облепиха, все растения семейства маревых, подорожниковые, ель, сосна, пихта и другие хвойные.
Растения, опыляемые с помощью ветра, имеют ряд морфологических особенностей. Они. отличаются мелкими цветками, не имеющими аромата и нектарников. Цветков очень много, которые образуют огромное количество порошкообразной пыльцы, легко переносимой на большие расстояния. Установлено, что пыльца сахарной свеклы уносится на высоту более чем 2000 метров. Одно растение образует 50 млн. пыльцевых клеток. Такое обилие пыльцы позволяет собирать ее. Индейцы Мексики готовят из нее суп. Многие пчеловоды готовят смесь кукурузной пыльцы с медом и ею кормят пчел.
Весной в воздухе носится масса разнообразной пыльцы. Большое количество ее погибает, но часть попадает на рыльца цветков. У людей пыльца может вызвать заболевание носоглотки, а также аллергию (сенная лихорадка).
Ветроопыляемые растения имеют на пестиках крупные перистые рыльца (как у ржи) или кисточки (как у орешника). Чем больше поверхность рыльца, тем больше возможность уловить пыльцу. Одно из приспособлений для разноса пыльцы ветром - качающиеся пыльники. Они распространены в семействе злаковых, которые почти полностью ветроопыляемые. У других растений - качающиеся соцветия (например сережки березы, тополя, осины). Для успеха перекрестного опыления у сережковых растений существуют формы с разными сроками цветения: у одних созревают сначала тычинки, у других - пестики.
Большинство видов растений опыляется не ветром, а насекомыми. Такие растения называются энтомофильными. Этот процесс, сочетающий физиологию питания животных с половым процессом растений, - результат филогенетического развития организмов при естественном отборе. Насекомые-опылители сыграли большую роль в эволюции растительного мира.
Насекомые способны переносить пыльцу с одного растения на другое иногда на очень большие расстояния, причем этот способ опыления более надежный, так как насекомые работают при любой погоде, а ветра может и не быть во время цветения растений.
Насекомоопыляемые растения меньше выделяют пыльцы, этим самым экономится ценный продукт их жизнедеятельности, предназначенный для обеспечения потомства и продолжения вида.
Большим преимуществом является также то, что насекомые приносят на своем тельце смесь пыльцы со многих растений, что обеспечивает избирательное оплодотворение, дает более здоровое и приспособленное к жизни потомство.
Энтомофильные растения привлекают насекомых нектаром - жидким сахаристым выделением, а также пыльцой, богатой питательными веществами.
Нектарники обычно располагаются в глубине цветка. Это заставляет насекомых проникать во внутренние его части. Неизбежное последствие такого поведения насекомого - «вымазывание» пыльцой, которая у энтомофильных растений липкая. Забрав капельку нектара, насекомое летит на цветки другого растения и обсыпает принесенной пыльцой рыльце пестика. Выделение нектара очень мелкими дозами - эволюционное приспособление растений, вынуждающее насекомых посещать большое число цветков и тем самым разносить пыльцу. Кроме того, насекомое вынуждено неоднократно возвращаться к цветку за нектаром и тем самым каждый раз приносить смесь пыльцы, удовлетворяя избирательную способность цветка к оплодотворению и обеспечивая нужным количеством пыльцы, необходимой для роста плода. Многие растения завязывают плоды только после неоднократных посещений цветка пчелами (например, арбуз после 50 посещений, а огурец - после 7-10 посещений).
Есть растения, не выделяющие нектара: розы, маки, пионы, кувшинки и др. У таких растений пищей для пчел служит сама пыльца, которая вырабатывается в большом количестве.
Находить цветущие растения помогают насекомым другие приспособительные признаки энтомофильных цветков. Они отличаются, как правило, яркой окраской. Нередко окраска цветка неоднородна. На лепестках другой окраски выделяются нектарные дорожки в виде ярких пятен, пунктиров, «ковриков», которые как бы показывают путь к нектарникам или съедобной пыльце.
Если цветки мелкие, то у насекомоопыляемых растений они нередко собраны в крупные соцветия, которые ярко выделяются среди зелени. Таковы, например, зонтики борщевика, дягиля, сныти, корзинки (шляпки) подсолнечника, кисти гречихи, метелки иван-чая и т. д.
Кроме яркой окраски цветки обладают запахом, состоящим из различных эфирных масел. Каждый вид растений имеет свой специфический состав эфирного масла. Насекомые хорошо различают запахи, поэтому дифференцируется связь опыления у определенных видов растений с определенными видами насекомых.
Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений ведет обычно к бесплодию или к сильной депрессии, выражающейся в изменении роста, величины стебля, листьев, початка. Двуполые цветки типично энтомофильных растений при самоопылении обыкновенно бесплодны. Для предотвращения самоопыления у них есть различные приспособления. Очень распространено разновременное созревание тычинок и пестиков в одном цветке (дихогамия), вследствие чего не может произойти самоопыление.
У одних растений пыльники созревают раньше рылец, такое явление называется протерандрией. Она наблюдается у подсолнечника, крыжовника, тюльпана, ежевики, малины, земляники, герани. При протерандрии созревшая пыльца может опылить только пестики в цветках других растений этого же вида, где уже созрели рыльца.
Если рыльца созревают раньше пыльников и к моменту созревания последних становятся невосприимчивыми к попадающей на них пыльце, то такое явление называется протерогинией. В пределах одного и того же вида одним сортам свойственна протерандрия, а другим - протерогиния.
Протерогиния установлена в семействах: жимолостные, кирказоновые, ситниковые, подорожниковые, в большинстве европейских видов семейства злаковых. Протерогиния у плодовых деревьев - яблони, груши, сливы и других - практического значения не имеет, так как самоопыление у них затруднено из-за физиологической несовместимости.
У многих растений существует неодинаковое соотношение длины столбика пестика и тычинок. Рыльце может находиться значительно выше, чем пыльники в обоеполом цветке, и тогда пыльца не может высыпаться на него.
Гетеростилией называется явление разностолбчатости в цветках отдельных растений, принадлежащих к одному виду. В таких случаях одно растение отличается тем, что в его цветках все пестики длинностолбчатые, а тычинки укороченные, а другое растение, наоборот, имеет в цветках короткие столбики и длинные тычинки.
Тех и других растений обычно бывает поровну. Они образуют разную по величине пыльцу. Крупная пыльца с коротких тычинок не удерживается на рыльце длинных столбиков, а на рыльце коротких столбиков удерживается хорошо. То же происходит и в обратном случае. Гетеростилия свойственна гречихе, веронике, примуле, кислице и некоторым другим видам.
Пространственное разделение пыльников и рылец у растений связано с однополыми цветками. Мужские цветки имеют только тычинки, женские - только пестики. Такими растениями являются тыква, огурец, кабачок, дыня, арбуз, кукуруза.
Еще более пространственное разделение наблюдается у двудомных растений, у. которых одни имеют только мужские цветки, а другие - только женские. К ним относятся: конопля, хмель, щавель, крапива, спаржа, шпинат, некоторые виды земляники, тополь, ива, лимонник.
Трехдомными изредка называют такие виды, у которых одни растения несут только мужские, другие - только женские, а третьи - обоеполые цветки.
У многих растений пыльники и рыльца созревают одновременно, но самоопыление оказывается невозможным, так как пыльцевые зерна, попавшие на рыльца собственного цветка, не прорастают и не производят оплодотворения.
Неспособность к прорастанию наблюдается также и при попадании пыльцы на цветки своего же растения. Наиболее ярко физиологическая несовместимость выражена у яблони, у которой даже пыльца с другого дерева, но этого же сорта не может оплодотворить цветок. Для опыления требуется другой сорт. То же наблюдается у груши, сливы, клевера, земляники. Объясняется это тем, что разные деревья яблони представляют собой в результате размножения прививкой как бы один и тот же организм.
В некоторых случаях у плодовых деревьев оплодотворение не наступает из-за плохого качества пыльцы, которая не прорастает даже при самых благоприятных условиях. Поэтому пыльцу испытывают на «всхожесть», подобно тому, как испытывают перед посевом всхожесть семян. Пыльцу помещают в раствор сахара, после чего подсчитывают под микроскопом число проросших пыльцевых зерен.
Успешность опыления зависит, наконец, от внешних условий: в холодную погоду пыльца прорастает с трудом, а при ненастной погоде пыльцевые зерна быстро впитывают в себя воду и лопаются.
Опыты исследователей, проведенные с красным клевером, подтвердили, что при опылении сухой пыльцой оплодотворялось 38, а при влажной - лишь 11% растений. Подобные же результаты наблюдаются при опылении утром (от 7 до 8 часов утра), когда в цветках сохраняется еще ночная роса, и днем (от 15 до 16 часов). Успешность опыления утром была 14,9, а днем - 25,2%.
Опыты с огурцами в теплицах показали, что опыление и оплодотворение возможно только с 8 до 14 часов, позже в цветках уже нет пыльцы. В открытом грунте огурцы опыляются в течение всего светового дня и даже с 14 до 20 часов успешнее, чем утром.
Большое значение для обеспечения перекрестного опыления и предотвращения самоопыления имеет тот факт, что на одном растении цветки распускаются не все сразу. Так, например, у огурца цветок может жить максимум 2 дня, а весь период цветения длится больше месяца. В кисти гречихи насчитывается 20-25 цветков, но одновременно цветут лишь 2-3 цветка.