Содержание
Пыльца растений
Наука палинология и прошлое Земли
Экскурсия в каменный век Земли
Семена лесов и климата в средней России
Стоит пройтись по цветущему лугу или лесной поляне, как на обуви и одежде появляется нежный желтоватый налет. Это созревшая пыльца, которую рассыпают растения.
И желтоватая пленка на поверхности дождевых лужиц — тоже скопление пыльцевых зерен, прибитых к земле дождем.
Пыльца растений
Чаще всего такая пленка образуется во время цветения сосен, дающих обилие пыльцы. Примешиваются к ней и споры лесных растений — мхов, плаунов и папоротников.
Растения рассыпают огромное количество пыльцы. Так, например, в одном одуванчике вызревают 250 тысяч пыльцевых зерен, в одном цветке ржи (а их в колоске много) насчитывают 60 тысяч пылинок, а сосна распыляет до 6 миллионов пыльцевых зерен.
Из такого обилия только какая-то ничтожная доля пыльцевых зерен выполняет прямое свое назначение — опыляет цветы и дает начало новому растению. Основная же масса пыльцы и спор разносится ветром и насекомыми, оседает на почве и в водоемах.
Мы видим пыльцу в том случае, если ее много. Отдельные пыльцевые зерна микроскопически малы. Разглядеть и определить, какому растению принадлежит пыльца, можно только под микроскопом.
Пыльца под микроскопом.
Пыльца некоторых растений: подсолнечника (Helianthus annuus), ипомеи (Ipomoea purpurea), сидальцеи (Sidalcea malviflora), лилии золотистой (Lilium auratum), энотеры кустарниковой (Oenothera fruticosa) и клещевины (Ricinus communis).
Пыльцевое зерно одето двумя или тремя оболочками, покрытыми отверстиями — порами, через которые содержимое пыльцы изливается на пестик цветка.
Пыльца каждого растения имеет свою форму, поэтому разнообразие этих микроскопических творений природы так же бесконечно, как бесконечен растительный мир.
Пыльца насекомоопыляемых растений снабжена всевозможными выростами, или шипами, которыми она прицепляется к насекомым. Кстати, обилие в воздухе такой пыльцы с острыми шипами имеет отношение к здоровью человека.
Пыльца под микроскопом.
Давно было замечено, что заболевание дыхательных путей и появление так называемой «сенной» лихорадки, аллергии совпадают с сенокосной порой, то есть со временем массового цветения трав.
Детальные исследования привели к неожиданному выводу: причиной заболеваний оказались цветы, вернее, их обильное «пыление».
А в Средней Азии было обнаружено, что во время цветения хлопчатника у многих местных жителей начинают болеть глаза. И в этом случае повинна цветочная пыльца. Ее много летает в воздухе, она имеет острые шипы и, попадая на сетчатку глаз, вызывает раздражение.
Наиболее просто выглядит пыльца ветроопыляемых злаков. Она округлой, часто шарообразной формы, и пора у нее только одна.
Пыльца хвойных деревьев сосны, ели, пихты — природные парашюты: пыльца снабжена приспособлением для полета двумя воздушными мешками.
Пыльца многих растений необыкновенно изящна по своему строению и напоминает тонкие ювелирные изделия, мастерски изготовленные природой.
Давно замечено, что пыльца — наиболее консервативная часть растения. Она мало подвержена внешним влияниям, и потому каждое пыльцевое зерно или спора в своем устройстве сохраняет постоянные и надежные черты семейства, рода, вида.
Именно благодаря такой особенности пыльца и споры успешно используются для выяснения родственных связей растений, их происхождения и систематики. Для семейства лебедовых, например, характерны сферические пыльцевые зерна с множеством круглых пор.
Когда по пыльце определяют роды и виды лебедовых, то, помимо этих признаков, учитывают и дополнительные величину пыльцевых зерен и пор, — толщину оболочки и т. д.
Пчелиная обножка — название цветочной пыльцы, собранной медоносной пчелой и склеенной секретами ее желез в гранулы. Когда пчела посещает цветки растений, к ее телу прилипает большое количество зерен пыльцы.
Чтобы не растерять пыльцу и для удобства ее транспортировки в улей, пчела тут же на цветке либо при полете «вычесывает» пыльцу специальными щеточками ног и складывает ее в виде маленьких комков в т. н. «корзиночки» на задней паре ног.
При этом пчела склеивает отдельные зерна пыльцы секретом своих слюнных желез. Такое собрание пыльцы и называется обножкой.
Наука палинология и прошлое Земли
Еще одна особенность пыльцы делает ее незаменимой для ученых, исследующих прошлое Земли. Попадая в почву, торф или ил, пыльцевые зерна и споры теряют свое содержимое, но их оболочка, сохраняя форму живой пыльцы, не поддается разрушению сотни и тысячи лет.
Эти микроскопические свидетели далекого прошлого позволяют проследить, как менялся со временем растительный мир в той или иной части планеты, и по этой смене растительности определить, как изменялся климат, как смещались природные зоны, как наступали и отступали леса на степи или тундру…
В изучении ископаемой пыльцы заинтересованы многие отрасли науки, и в первую очередь геология, археология, океанография, поэтому, вероятно, и возникла специальная наука — палинология или спорово-пыльцевой анализ.
Пыльцу растений стали изучать с тех пор, как появился микроскоп — с XVII века. Но как самостоятельная наука палинология сформировалась сравнительно недавно, около 90 лет назад.
Сначала пыльцу и споры умели определять только в торфяных и озерных отложениях. Эти отложения, особенно моховой (сфагновый) торф, — хорошая консервирующая среда, в которой пыльца и споры прекрасно сохраняются.
Теперь же анализ пыльцы и спор ученые проводят практически в любых минеральных отложениях, подчас сильно сцементированных и бедных органическими включениями.
Особенно незаменим спорово-пыльцевой анализ при изучении «немых» отложений, не содержащих никаких других остатков растительного или животного мира.
Наиболее изучен последний геологический период — четвертичный, или антропоген, продолжительность которого определяется от 600 тысяч до 1 миллиона лет, и особенно последний его отрезок послеледниковый, или голоцен, насчитывающий 12 — 13 тысяч лет.
Экскурсия в каменный век Земли
Известно, что каждой растительной зоне — тундре, лесотундре, лесной зоне, лесостепи и степи свойственны свои так называемые спорово-пыльцевые спектры (это совокупность пыльцы и спор разных растений, выраженная в процентных соотношениях).
Иначе говоря, между составом и количеством пыльцы и характером растительности есть определенная параллель.
Однако, восстанавливая картину растительности какой-нибудь отдаленной эпохи, надо иметь в виду, что пыльца не может дать полного зеркального отражения прошлого.
Например, пыльца тополя и осины не сохраняется в геологических отложениях, а пыльца лиственницы сохраняется плохо, да и выпадает она на очень ограниченном участке — под кроной материнских деревьев.
Поэтому даже локальное, единичное обнаружение ее пыльцы принято считать верным признаком распространения лиственничников.
Чтобы избежать ошибок при интерпретации спорово-пыльцевых анализов, палинологам приходится учитывать многие детали: далеко ли летит по воздуху та или иная пыльца, плывут ли разные споры и пыльца по рекам и как далеко могут уплывать, хорошо ли сохраняются в почве и в каких условиях скорее разрушаются?
Поэтому идет охота за «невидимками», их ловят в воздухе и воде, ищут в снегу и в глыбах льда на ледниках. И, сравнивая ископаемый пыльцевой спектр с современным, выявляют изменения в растительном покрове.
В спорово-пыльцевых спектрах иногда не так важны абсолютные цифры, как общая их направленность и наличие в них растений-индикаторов, характеризующих почву, горные породы или подземные воды.
Есть растения, приуроченные только к определенным ботанико-географическим зонам. Так, максимальное распространение пыльцы широколиственных пород — дуба, вяза, ясеня, липы и сопутствующего им орешника связывают наиболее благоприятным климатом.
Пыльца эфедры, некоторых видов полыней и лебедовых — типичных растений южных степей и полупустыни — говорит о засушливом климате.
Семена лесов и климата в средней России
В четвертичный (антропогеновый) период произошли сильные изменения в климате Земли, когда значительная ее часть неоднократно покрывалась ледником.
Растительный мир в это время претерпел существенные изменения и принял современный облик. Последний ледник, тая и отступая под действием сильного солнечного излучения, оставил массу озер.
Многие из них заросли и превратились в торфяники. Вот эти древние озера и торфяники — множество таких озер и торфяников расположено в лесной зоне — сыграли огромную роль в изучении растительности и климата послеледникового времени.
Какими были леса прежде? Как давно они стали такими, какими мы их видим теперь? Ответы на эти вопросы дает пыльцевая диаграмма, составленная по многим озерам и торфяникам Ярославской области.
Картина изменения климата, а вместе с ним и растительности средней полосы Европейской части России в послеледниковый период. Эту картину природных изменений удалось восстановить спорово-пыльцевому анализу торфяника «Осеченский мох» Калининской области.
Римские цифры обозначают климатические периоды: I — субатлантический; II – суббореальный; III — атлантический; IV — бореальный; V — пребореальный. Цифры от 1 до 10 обозначают виды торфа с преобладанием тех или иных растений.
Эта диаграмма вполне наглядно показывает значительные изменения в составе лесов. Пыльцевой анализ отмечает пять последовательных изменений, отражающих колебания климата.
Нижний слой, наиболее древний, рассказывает о приледниковой растительности. Здесь максимум пыльцы ели, кустарников, много спор зеленых мхов.
Следующий слой с преобладанием пыльцы березы, и сосны. В напочвенном покрове распространены папоротники. Появление светлохвойных лесов с вкраплением широколиственных пород, безусловно, показывает улучшение климатических условий.
Выше лежит слой с максимумом пыльцы широколиственных пород (дуба, липы, вяза и их спутника — лещины) и ольхи. В это время широколиственные леса занимали в Ярославской области большие площади.
Значит, по сравнению с современностью зона широколиственных лесов сдвигалась к северу. Уровень воды в озерах в это время понизился, и многие из них заросли и превратились в торфяники.
Торфяные болота пересыхали и покрывались лесом. К этому отрезку времени относят образование так называемого пограничного горизонта — прослойки в 20 — 70 сантиметров из разложившегося торфа с пнями и стволами деревьев.
В пограничном горизонте часто попадаются зольные прослойки и угли — следы пожаров. Все это, как и данные пыльцевого анализа, говорит о жарком и засушливом климате.
Пыльцевая диаграмма торфяников послеледникового периода Ярославской области.
Пограничный горизонт — слой, как бы разделяющий два климатических периода, явление широко распространенное. Он обнаружен во многих странах, например, в Польше, Швеции, Финляндии и в ряде других.
Давность его образования и, следовательно, давность фазы засушливого и жаркого климата с меньшим количеством осадков и более высокой, чем теперь, средней температурой воздуха колеблется от 2875 ± 100 лет до 3730 ± 200 лет (по абсолютным датировкам).
Четвертый слой — это слой торфа с господством пыльцы ели. Смена широколиственных лесов широколиственно — хвойными и затем хвойными связана с ухудшением климата.
О большом количестве осадков в это время говорит развитие заболоченности и накопление в торфяниках мощного слоя сфагнового торфа. Давность этой фазы — 2 500 лет.
И, наконец, последний слой торфа с преобладанием пыльцы ели, сосны и березы имеет возраст около 500 лет. В палинологическом отношении он недостаточно отделен от нижележащих слоев.
Таким образом, история лесов в средней полосе России позволяет расчленить послеледниковое время, или голоцен, на четыре отрезка.
Схема этих делений такова:
- Древний голоцен (нижний максимум ели), продолжительность — 2000 лет.
- Ранний голоцен (преобладание пыльцы березы и сосны), продолжительность — 2 000 лет.
- Средний голоцен (максимум пыльцы широколиственных пород), продолжительность — 4500 лет.
- Поздний голоцен (слои, лежащие над пограничным горизонтом), продолжительность — 2500 лет.
Эти подразделения, основанные на изучении изменения растительности и главным образом на истории лесов, согласуются с климатическими схемами, которые, в свою очередь, сопоставляются с колебаниями уровня моря.
Общепризнана схема деления послеледникового климата Блитт-Сернадера (некоторые авторы принимают ее с небольшими поправками). Вот она:
Периоды Характеристика климата
Субарктический (добореальный) Холодный, суровый
Бореальный Теплый и сухой
Атлантический Теплый и влажный
Суббореальный Теплый и сухой
Субатлантический Прохладный и влажный
Уже в голоцене вполне очевидно начало проявляться влияние человеческой деятельности на природную среду. Значит, этот злободневный вопрос уходит своими корнями в глубокую древность.
В начале голоцена это влияние было незначительным, но все же, мы можем судить о нем по появлению сорных видов растений об этом свидетельствует пыльца.
Палинологические исследования археологических памятников захоронений, тех участков земли, в которых найдены орудия труда и бытовые предметы, земляных полов в жилищах и так далее — показывают, что начиная с раннего и в средний голоцен, то есть еще в каменном веке, человек уже сильно изменяет природную среду.
В лесной и лесостепной зоне это выразилось в уничтожении лесов. Несмотря на то, что деревья рубили каменными топорами, эффект был значительный.
Например, в Дании, в виде опыта, попробовали рубить лес реконструированным каменным топором, взятым в музее; оказалось, что таким топором за полчаса можно срубить дуб в 30 сантиметров толщиной.
Широко практиковалось, как известно, и выжигание лесов. Наследие этого сохранилось до недавнего времени в виде «подсечного» земледелия.
В то время лесов было много и не стояла еще необходимость защищать Землю от перегрева, а почву от эрозии. Нужны были пастбища и открытые места для посевов. И состав пыльцы отмечает, что вблизи поселений и стоянок человека площади лесов сокращались, менялся и их состав.
Обильно расселялись береза и кустарники — орешник и ольха. В травяном покрове появились новые растения, которые и теперь сопутствуют оседлому населению: подорожник, лебедовые, полынь, щавель, крапива и некоторые другие сорные растения.
Наконец, пыльца культурных растений, преимущественно хлебных злаков, говорит о земледелии на открытых ландшафтах. Особенно сильные изменения человек вносит в окружающую его природу в суббореальный период, во время плотного заселения южной части лесной зоны и лесостепи.
Обычно о составе земледельческих культур судят по находкам орудий труда, запасов зерна или их отпечаткам. Но, к сожалению, деревянные орудия земледельческого труда сохраняются редко, как редки и находки зерен.
Именно поэтому при такого рода исследованиях нужно отдать должное определению пыльцы культурных растений. Известны, например, опыты применения спорово-пыльцевого анализа для воссоздания природных явлений.
Так, например, М. М. Нейштадт упоминает об остатках меда, найденного в погребении Египта, датированного III тысячелетием до н. э. По составу пыльцы, обнаруженной в этом меду, было видно, что пчелы собирали его лишь с двух видов деревьев.
В современном египетском меду пыльца этих растений не встречается. Таким образом, выясняется, что растительность Египта за последние пять тысяч лет сильно изменилась.
Другой пример. В одном из погребений у города Ачикулака, в Прикаспийской низменности, был найден сосуд эпохи бронзы (II тысячелетие до н. э.). Содержимое сосуда (сцементированный суглинистый слой на дне), вернее, анализ его показал большое количество пыльцы медоносов — липы и терани.
По-видимому, в сосуде некогда находился мед. Возник вопрос: мог ли мед быть местным? Сейчас вблизи Ачикулака тянутся безжизненные сыпучие пески.
Однако дальнейшие исследования археологов обнаружили ниже погребения подстилку из листьев — из них 6 процентов принадлежало липе.
О том, что здесь в недавнем прошлом были леса, в которых росли и липы, подтвердил и спорово-пыльцевой анализ молодых четвертичных отложений вблизи Ачикулака.
Липа входила в состав лесов, которые тянулись к окрестностям Ачикулака от отрогов Северного Кавказа. Так комплексные наблюдения внесли новые сведения в историю края.
Спорово-пыльцевой анализ приобретает все большее значение при геологических исследованиях благодаря возможности определять абсолютный возраст отложений.
О широком применении спорово-пыльцевого анализа в хозяйстве и науке можно судить по множеству тем, рассмотренных на III Международной палинологической конференции.
Об этом также говорит большой список 12 986 — опубликованных научных статей, освещающих разнообразные вопросы палинологии (библиографический справочник, издающийся в Париже, включает статьи ученых всех стран).
Как показывают последние исследования, уже в настоящее время с помощью палинологии воссоздается довольно полная картина растительного покрова прошлого. Дальнейшие усовершенствования метода позволят иметь детальное представление об исчезнувших биогеоценозах.
Многочисленные палинологические материалы, имеющиеся в распоряжении ученых, делают возможной постановку таких тем, как «Атмосферная циркуляция и изменение климата», «Разработка сверхдолгосрочных климатических прогнозов», и других интересных для науки тем.
Кандидат географических наук Федорова Р.
Видео: Как пчёлы делают мёд
Медоуказчик и медоед
Медовая вода польза и противопоказания
Как пчелы производят мед
Окраска и запах цветов в жизни растений
Долголетие и тайна цветочной пыльцы
