Sēklu izplatīšana: veidi, mehānismi un ekoloģiskā nozīme

Sēklu izplatīšana: uzzini veidus, mehānismus un ekoloģisko nozīmi — no vēja un ūdens līdz kukaiņu un dzīvnieku lomai evolūcijā un bioloģiskajā daudzveidībā.

Sēklu izkliedēšana ir veids, kā sēklas nokļūst no mātesauga uz jaunu vietu. "Izkliedēt" nozīmē izplatīties vai izkliedēties. Pamatideja ir šāda. Augi, protams, nevar pārvietoties pēc tam, kad tie ir iesakņojušies. No tā izriet, ka to sēklu nokļūšana prom no mātesauga ir evolucionāra priekšrocība. Ja sēklas iesakņosies tuvumā, tās konkurēs savā starpā un ar mātesaugu. Turklāt sugas izdzīvošanas iespējas ir lielākas, ja tās locekļi ir plaši izplatīti. Tas ir tāpēc, ka vietējas katastrofas joprojām atstāj augus citās vietās.

No pirmajiem sauszemes augiem silūra periodā 300 miljonu gadu garumā līdz pat zemākajai krīta dienai praktiski visa sporu un sēklu transportēšana notika ar mehāniskiem līdzekļiem. Patiesībā lielākajai daļai augu tipu gan mēslošanu, gan izkliedi veica vējš. Ja ne vējš, tad ūdens bija līdzeklis. Lielas pārmaiņas notika līdz ar ziedošu augu parādīšanos krītā.

Stāsts par ziediem un kukaiņiem ir viens no labākajiem koevolūcijas piemēriem. Fosilizēto vaboļu un mušu zarnu saturs, spārnu struktūras un mutes daļas liecina, ka tās darbojās kā agrīnie apputeksnētāji. Vaboļu un blakussēņu saistība zemākās krītas periodā noveda pie paralēlas blakussēņu un kukaiņu radiācijas augšējā krīta periodā. Augškrīdas ziedu evolūcija liecina par himenopteru un angiospermu savstarpējās mijiedarbības sākumu.

Tas, kas attiecas uz apaugļošanu, attiecas arī uz izkliedi. Sporas, sīkus zemāko augu produktus, gandrīz vienmēr izkliedē vējš. Tāpat arī daudzas sēklas. Dažas sēklas un to vēlākā attīstība - augļi - acīmredzami ir "pielāgošanās" dzīvnieku pilnai pasaulei. Ja tās izkliedējas, tās apēdot, ir izdevīgi, ja tās ir barojošas un labas ēšanai. Tāpēc sporas, sēklas un augļi var izplatīties mehāniski vai ar dzīvnieku starpniecību:

• Vēja izplatīšana (anemohorija) — sēklas vai sporas, kurām ir viegla uzbūve, pūkains pavilnis vai spārniņi (piem., bērzu, pieneņu, priedes sēklas), tiek nesti uz dažādiem attālumiem. Vēja ceļā izplatīšanās var nodrošināt gan īsus pārvietojumus, gan reizēm garus tālceļus, atkarībā no vēja apstākļiem un sēklas aerodinamikas. Daži augi radījuši īpašas formas, kas palēnina krišanu un ļauj sēklai tālāk lidojot.
• Ūdens izplatīšana (hidrohorija) — sēklas vai augļi, kas peld vai peldošas, izplatās pa upēm, ezeriem vai jūru straumēm. Piemēri ir kokospalmas augļi un dažu upju augu sēklas. Šāda izplatīšana ļauj iekarot salīdzinoši tālas salas vai jaunas upju ietekas zonas.
• Mehāniskā vai balistiskā izplatīšana — sēklas tiek izmests no augļa spiediena vai straujas tā atvēršanās rezultātā (piem., simtgadīšu, dažādu asteroīdu un pākšu paveidi). Šī tiešā izkliedēšana parasti darbojas lokālā mērogā, bet tajā pašā laikā var pasargāt sēklas no nokļūšanas tieši zem mātesauga un samazināt tiešo konkurenci.
• Dzīvnieku izplatīšana (zoochorija) — tiek iedalīta divos galvenajos veidos:
  • Endozoohorija — sēklas nonāk dzīvnieka zarnās, tiek izvadītas ar mēslu un gremdētas jaunā vietā. Lai tas notiktu, sēklas/augļi bieži ir barojoši un saldi (piem., ogas, bumbieri), un tiem ir cieta sēkla, kas iztur gremošanu.
  • Epizoohorija — sēklas vai augļi pielīp pie dzīvnieka kažoka, spalvām vai ādas (piem., ērces, taukaini āķaini augļi), tālāk tiek pārnesti un nokrīt citur.
• Cilvēka starpniecība (anthropohorija) — apzināta vai nejauša sēklu pārvietošana ar lauksaimniecības tehniku, transportu, apģērbu, dārzkopību un tirdzniecību. Cilvēku darbība būtiski palielina iespēju izplatīties svešām sugām un izveidot invazīvas populācijas.
• Sekundārā izplatīšana — sākotnējā izkliede var tikt papildināta ar citiem procesiem (piem., sēkla nonāk upē, tiek nogādāta pie krasta un tad lauzta pārvietota ar mājdzīvnieku), kas kopā nodrošina sarežģītus izplatīšanas ceļus un palielina izsējas iespējas.

Sēklu pielāgojumi izplatīšanai

Augi ir attīstījuši daudz dažādu morfoloģisku un fizioloģisku īpašību, kas nodrošina efektīvāku izplatīšanu:

• Forma un izmērs: vieglas, ar spārniņiem vai pūkainām struktūrām sēklas labāk paceļas vēja virzienā; smagākas vai cietas sēklas piemērotas dzīvnieku kurināšanai vai iekļūšanai augsnē.
• Pārklājums un pieķeršanās mehānismi: āķi, dzeloņi, lipīgas virsmas — visi ļauj sēklām pielipt pie dzīvniekiem vai virsmām.
• Augļa garša un barojamība: ja auglis ir salds vai enerģētiski bagāts, dzīvnieks to apēdīs un izkliedēs sēklas tālāk.
• Dormance (miera stāvoklis): sēklu spēja gaidīt piemērotus apstākļus (pavasari, optimālu mitrumu) — svarīga, lai izdzīvotu ceļā vai pēc nonākšanas jaunā vietā.
• Timing (sezonālā izsēšana): sēklu nogatavināšanās laiks bieži sakrīt ar gadalaiku, kad ir vislabākais izplatīšanas veids (piem., vējš spēcīgāks rudenī, dzīvnieku migrācija vasarā).

Ekoloģiskā nozīme

Sēklu izplatīšana ietekmē ekoloģiskos procesus vairākos līmeņos:

• Genētiskā mainība un gēnu plūsma: izkliedēšana pārvieto gēnus starp populācijām, samazinot nolaišanos un palielinot adaptīvo potenciālu.
• Kolonizācija un biogeogrāfija: spēja iekarot jaunas teritorijas nosaka sugas izplatības ierobežojumus un veicina biotopu atjaunošanos pēc traucējumiem.
• Populāciju dinamika: izplatīšana samazina konkurenci ar mātesaugu, ļauj veidot atsevišķas subpopulācijas, kas samazina izmiršanas risku.
• Invazīvie procesi: spēcīga izplatīšanās un bieži ātra reprodukcija padara daudzas svešas sugas par invazīvām, kas maina vietējo kopienu struktūru un ekosistēmu funkcijas.

Izplatīšanas izpēte un mērīšana

Zinātnieki izmanto vairākas metodes, lai pētītu sēklu izplatīšanu:

• Fiziskie mērījumi: sēklu slazdi, transekti, atkārtoti sēklu skaitīšanas punkti, lai noteiktu izsējas blīvumu un attālumu.
• Marķēšana un atzīmes: marķētas sēklas (krāsainas, radioaktīvas vai ar ģenētisko marķieri) ļauj izsekot ceļam.
• Genētiskās metodes: DNS analīzes palīdz noteikt gēnu plūsmu un izcelsmes populācijas.
• Modelēšana: izplatīšanas kodolu (dispersal kernel) un kraštvides modeļu izmantošana prognozē potenciālos izplatīšanās attālumus un virzienus.

Cilvēka ietekme un pārvaldība

Cilvēka darbība būtiski maina sēklu izplatīšanas procesus. Piemēram, ceļi, dzelzceļi un transporta tīkli veicina svešu sēklu pārvietošanu. Landšaftu fragmentācija samazina perēkļu pieejamību un var ierobežot dabisku izkliedi. Savukārt atjaunošanas projekti izmanto zināšanas par izkliedi, lai plānotu stādījumus, sēklu banku izmantošanu un dabisko atjaunošanos.

Lai samazinātu invazīvo sugu izplatīšanos, nepieciešamas profilakses metodes (karantīna, iekārtu tīrīšana), kā arī vietēja biotopu pārvaldība. Lai veicinātu bioloģisko daudzveidību, svarīgi ir uzturēt dabiski savienotus biokoridorus, kur augi un to sēklas var pārvietoties bez pārāk lielām barjerām.

Praktiski piemēri

• Bērzu un priedes sēklas—plaša anemohorija, spēj nogādāt sēklas dažus kilometrus atkarībā no vēja.
• Kokospalmas augļi—hidrohorija ļauj nogādāt augļus starp salām.
• Ogulāju ogas (piem., jāņogas, dzērvenes)—endozoohorija, putni izkliedē sēklas tālu no mātesauga.
• Pākšaugi (piem., lupīnas)—balistiskā izmešana un vietēja mehāniskā izplatīšana.

Noslēgumā — sēklu izplatīšana ir centrāla ekoloģiska funkcija, kas ietekmē sugu izdzīvošanu, kopienu struktūru un ekosistēmu pakalpojumus. Izpratne par izplatīšanas mehānismiem palīdz gan saglabāšanā, gan atjaunošanā, gan invāzijas slimību un kaitēkļu pārvaldībā.

Mehāniskā izkliedēšana

Vēja izkliedēšana

Svarīga vēja izkliedētu sēklu detaļa ir tā, ka tās ir ļoti vieglas. Tai ir viegli jānoplūst vēja ietekmē, pretējā gadījumā tā nokritīs uz zemes. Dažām sēklām, piemēram, pieneņu un pieneņu sēklām, virsū ir "izpletņi". Dažas sēklas ir ļoti mazas un vieglas, gandrīz kā putekļi. Šādas ir orhideju un magoņu sēklas. Magoņu sēklas atrodas mazā kapsulā, kuras virspusē ir mazi atvērumi. Vējainā dienā magoņu augļu kapsula šūpojas no vienas puses uz otru, izšūpojot sīkas sēkliņas pa logiem kā sāls kratītājs.

Vēl viens augļu veids, ko var izkliedēt vējš, ir kļavas augļi. Kļavai ir mazi šizokarpi, kas ir divpusēji spārnveida augļi. Tos sauc arī par samaras. To vieglums un "spārni" palīdz tiem noturēties gaisā, līdz tie sasniedz jaunu vietu, kur ir daudz augsnes. Samaras ir arī briežiem un bērziem.

Sprādzienbīstama darbība

Daži augļi, kad tie ir nogatavojušies, var izmest (izmest) savas sēklas. Tas ir straujas augu kustības veids, kad auglis tiek izmests no mazas "mašīnas".

Zirņu pākstis bieži izmanto mehānisku izkliedi. Kad sēklas ir gatavas, pāksts izžūst. Kad pāksts izžūst, pāksts iekšpuse izžūst ātrāk nekā ārpuse. Tas liek pākstelei savērpties iekšpusē, pēkšņi strauji šķelties un savīties nelielā spirālē. Kad tas notiek, sēklas izlido no pāksts visos virzienos.

Impatiens, ko dēvē par "pieskārienlapiņām" vai "dārgakmeņu nezālēm", ir liela ziedošu augu ģints. Kad sēklas ir nogatavojušās un gatavas, kaltēti augļi kļūst par sprūdiem. Kad dzīvnieks vai cilvēks pieskaras augam, tas plīst un visur izsmidzina sēklas. Ja zeme ir mitra, sēklas var sadīgt turpat, kur tās nokrīt; tās var arī pieķerties būtnei, kas lika kapsulai uzsprāgt. Tas var palīdzēt tās aiznest uz jaunu vietu.

Arī vijolītes un zirdziņi izmanto mehānisku izkliedi. Kad sēklas ir gatavas, tās atveras ar skaļu "POP!" skaņu. Mehānisku izkliedi izmanto arī vēl viens auglis, ko sauc par strūklaino gurķi. Ir simtiem citu augļu, kas izmanto mehānisku izkliedi.

Ūdens izkliedēšana

Šie augi parasti aug pie ūdens. Kad sēkla iekrīt ūdenī, tā var tikt pārnesta lielā attālumā, pirms tā atrod vietu, kur augt.

Labs piemērs ir ūdensrozes. Ūdensrozes skaistie ziedi veido augli, kas kādu laiku peld ūdenī un pēc tam nogrimst uz grunts, lai iesakņotos dīķa dibenā. Ūdensrozes sēklas var izkliedēties un dīgt ūdenī.

Arī palmas, kas aug pie ūdens, sēklas izplata ar ūdens palīdzību. Spēcīgas okeāna straumes, kas savieno kontinentus, palmu sēklas, ko sauc par kokosriekstiem, pārvieto uz jauno mājvietu.

Mangrovju koks dzīvo tieši ūdenī. To sēklas nokrīt no koka un, tiklīdz tās pieskaras augsnei, izaug saknes. Ja ir daudz ūdens, tās var aiznest tālu prom.

Lielākā daļa riekstu, piemēram, ozolzīles, valrieksti un pekanrieksti, izplatās gan ar ūdens, gan dzīvnieku palīdzību. Galvenokārt ūdens tos izplata plūdu laikā vai tad, ja augi aug upes vai strauta tuvumā. Daudzi riekstkoki aug vietās, kas bieži applūst. Lai gan riekstu kokiem ūdens ir svarīgs, tas nav tik svarīgs kā citiem augiem, jo daudziem kokiem ir saknes, kas var augt tālu no koka, lai atrastu labu augsni un ūdeni.

"Izpletņi" šo pieneņu galotnē palīdz tiem tikt aiznestiem ar vēju.


Palmas kokosriekstu izkliedēšanai izmanto ūdeni.

Dzīvnieku izkliedēšana

Ir vairāki veidi, kā dzīvnieki izplata sēklas. Viens no piemēriem ir graudiņi, kas, ejot pa zālāju laukiem, pielīp pie zeķēm un biksēm. Mātesaugs no zieda veido dzeloņstiepļu mazos dzelkšņus. Šie uzgaļi vai nu nokrīt no auga uz zemes, vai arī paliek uz auga, līdz garāmgājējs dzīvnieks (vai cilvēks) ieķer uzgaļus savā kažokā, spalvās vai zeķēs. Pēc tam to aiznes uz jaunu vietu, kur dzīvnieki parasti cenšas to noņemt paši. Dzīvnieki grauž, skrāpē vai knābā, lai atbrīvotos no urbjiem. Pēc tam uzbērums tiek nomests uz zemes, prom no vecāka auga. Daudzām zālāju sēklām ir virsmas, kas pieķeras garām ejošiem dzīvniekiem. Piemēram, dzeloņzālēm ir smaili gali, kas var iesprūst garām ejošiem dzīvniekiem vai ko spēcīgs vējš aiznes uz jaunu vietu.

Vēl viens veids, kā dzīvnieki var palīdzēt izplatīt sēklas, ir pašu dzīvnieku veikta sēklu sēšana. Tādi dzīvnieki kā peles, vāveres un sējas putni pavasarī un vasarā vāc augļus un riekstus un uzglabā tos nākamajai ziemai. Daudzkārt viņi šos augļus un riekstus uzkrāj, ierokot tos zemē - bieži vien vairāk, nekā tiem nepieciešams. Kad tās atnāk, lai paņemtu augļus un riekstus, dažas no tām atstāj apraktas. Tie, kas paliek aprakti, kļūst par augiem.

Sēklas bieži vien tiek izkaisītas ar izkārnījumiem (mēsliem). Dzīvnieki norij augļus (arī sēklas): mīkstos augļus tie sagremo, bet sēklas nonāk izkārnījumos. Dažos lietus mežos gandrīz 90 % koku sugu izplata dzīvnieki. Tādi dzīvnieki kā sikspārņi, piemēram, īsspārņi Dienvidamerikā, vienas nakts laikā var izkaisīt līdz pat 60 000 sēklu.

Šis dziedātājputns ēd ogas, bet sēklas netiek sagremotas. Tās izdalās putna izkārnījumos.


Redziet uz urbjiem esošos dzeloņstiepļu "āķus".

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir sēklu izkliedēšana?

Jautājums: Kā augi izkliedēja sporas un sēklas, pirms parādījās ziedoši augi?

J: Kāda veida attiecības ir starp ziediem un kukaiņiem?

J: Kad sākās šī savstarpējā mijiedarbība starp himenopterām (bitēm) un angiospermiem (ziedošiem augiem)?

J: Kā izplatās sporas?

J: Kā augļi ir pielāgoti izkliedēšanai?

Meklēt pēc burta