Blommors biologi

Blommorbiologi är ett område av ekologisk forskning som studerar de evolutionära faktorerna som har format strukturerna, beteendet och fysiologiska aspekterna som är involverade i växternas blomning . Området är brett och tvärvetenskapligt och involverar forskning som kräver expertis från flera discipliner som kan innefatta botanik, etologi, biokemi, entomoloniques. Ett något snävare forskningsområde inom blomsterbiologi benämns ibland som pollineringsbiologi eller antekologi .

Blommor är strukturer som produceras av angiospermer och deras utveckling är intrikat förknippad med deras pollinatörer, särskilt insekter. Blommor är kostsamma strukturer som riktar sig mot pollinatörer genom att erbjuda dem belöningar för att förbättra korspollinering. Utvecklingen av blommornas storlek, deras struktur och arten av belöningar och hur dessa signaler överförs och uppfattas av potentiella pollinatörer undersöks vanligtvis i termer av kostnader och fördelar. Tidpunkten för blomningen , blomningens varaktighet och hur de upphör att fungera när deras roll är uppfylld är alla forskningsområden inom floral biologi.

Studier inom floral biologi kan ha tillämpningar eftersom pollinering och fruktsättning är nyckelfaktorer som påverkar avkastningen i alla växter.

Fältets historia

Omslag till Sprengels bok från 1793

Början av området för floral biologi spåras i allmänhet till Christian Konrad Sprengels Entdeckte Geheimniss der Natur im Bau in der Befruchtung der Blumen (Naturens hemlighet i form och befruktning av blommor som upptäckts) (1793). Sprengel kan dock ha influerats av Joseph Gottlieb Kölreuters tidigare arbete 1761. Sprengel började sina studier 1787 och började med tränäbben Geranium sylvaticum . Han noterade att de nedre delarna av kronbladen hade mjuka hårstrån. Han trodde på "Skaparens" visdom och att inte ens en enda hård kunde vara utan syfte. Han föreslog att hårstrån var närvarande för att skydda nektarn från regn som ögonbryn och ögonfransar som hindrade svett att rinna in i ögonen. Det tog honom sex års observation då han undersökte 461 växter. Han observerade att orkidéer saknade nektar men hade nektarguider. Han kallade dessa falska nektarblommor och observerade att Aristolochias blommor fångade insekter. Hans bok innehöll tjugofem illustrationer. Sprengels arbete sågs positivt av Carl Ludwig Willdenow som införlivade några av resultaten i hans Grundriss der Kräuterkunde zu Vorlesungen ( 1802). Sprengel noterade, i motsats till vad han trodde på sin tid, att blommor syftade till att förhindra självbefruktning. Sprengel identifierade mönstren på kronbladen som nektarguider ("Saftmale") för pollinatörer. På den tiden ansågs blommor vara platsen för äktenskapet mellan ståndare och pistiller och nektar ansågs hjälpa de växande fröna. Bin ansågs vara tjuvar. Sprengels verk kritiserades av Johann Wolfgang Goethe. Sprengels arbete fick dock bredare täckning i den engelsktalande världen först efter att Charles Darwin krediterat honom i sin Fertilization of Orchids (1862).

Aspekter

Blommande växter, angiospermer , är relativt nya bland växterna. De äldsta blomstrukturerna dateras till cirka 140 miljoner år sedan. Blommande växter genomgick en stor diversifiering efter denna period. Darwin såg detta som ett "avskyvärt mysterium" i ett brev till Joseph Hooker 1879. De tidigaste blommorna var huvudsakligen aktinomorfa eller hade radiell symmetri med flera symmetriaxlar. Från dessa utvecklades blommor med bilateral symmetri eller zygomorfi. Man tror att attraktionen av insektspollinatorer ledda av visuella signaler hade ett inflytande på utvecklingen av zygomorfi.

De tidigaste grupperna av blommande växter bland Magnoliids och familjerna Choranthaceae, Ceratophyllaceae , Nymphaeaceae , Annonaceae och Aristolochiaceae är tvåkönade med både manliga och kvinnliga delar närvarande och funktionella inom den vanligtvis stora blomstrukturen. De huvudsakliga pollinatörerna av dessa blommor var skalbaggar, flugor och trips. De utvecklade mekanismer för att minska självpollinering genom att ändra tidpunkten för mognad av de manliga och kvinnliga delarna. Denna förändrade timingmekanism eller dichogami uttrycktes huvudsakligen av protogyny eller den tidiga mognad av de kvinnliga delarna och endast sällan av protandry eller den tidiga mognad av de manliga delarna. De tidiga blommorna var huvudsakligen platta och skålliknande med utvecklingen av djupare kronrör som en senare innovation och huvudsakligen förknippad med långtungade pollinatörer som nattfjärilar. Det finns ett stort antal andra mekanismer som förbättrar korspollinering och förhindrar självpollinering. De krafter som leder till utvecklingen av sådana system som att bära han- och honblommor på olika sorters växter är fortfarande oklart.

Utvecklingen från solitära blommor till produktion av blomställningar tros också påverkas av pollinatörernas beteende. Klasar av blommor kan öka besöksfrekvensen för pollinatörer. Det kan också minska risken för skador på enskilda blommor.

Blommors produktion av flyktiga kemikalier är inriktad på insekter. Vissa bevis visar att det finns en betydande överlappning mellan de kemikalier som produceras av växter och de som används av insekter för deras kommunikation, särskilt för parning. I det klassiska fallet med orkidéer i släktet Ophrys , efterliknar de flyktiga ämnen det kvinnliga könsferomonet hos bin som försöker para sig med blomman och därigenom pollinera dem. En studie av utvecklingen av flyktiga kemikalier i skarabeebaggar och blommor som lockar dem i familjen Araceae visade att insekterna hade utvecklat kemikalierna under juraperioden medan växterna utvecklade lockmedlen senare under kritaperioden.

Färgerna på blommor är ett annat område för undersökning. Vissa distinkta mönster har noterats, till exempel fågelpollinerade blommor övervägande röda medan nattblommande växter tenderar att vara vita. Blommornas färger produceras av en mängd olika pigmentmekanismer och de är avsedda att signalera meddelanden till pollinatörer. Blommor som har pollinerats vissnar ofta snabbt och näringen absorberas av växten. I vissa fall kan delar av blomman genomgå färgförändringar för att indikera att de är olämpliga för besök av pollinatörer.

Se även