Polinização

Nas plantas em flor, o pólen tem que passar de uma flor para outra. Há duas formas principais de isto acontecer: por coisas não vivas como vento ou água, ou por coisas vivas como insetos ou pássaros.

• O milho e o vento

O milho (chamado milho em algumas partes do mundo) é polinizado pelo vento. As anteras macho soltam seu pólen e ele sopra para uma flor fêmea próxima em outra planta de milho. A maioria das flores é masculina ou feminina em uma planta de milho (monóica), em vez de ambos os sexos em uma flor (hermafrodita).

As flores de milho evoluíram (mudaram com o tempo) para usar o vento para a polinização. Elas não precisam de pétalas bonitas. O pólen é leve para que possa soprar ao redor, e as extremidades das partes femininas (estigma) são fofas para capturar todos os pequenos grãos de pólen.

• Tomates e abelhas

Com os tomateiros, as abelhas movem o pólen das partes masculinas de uma flor (anteras), para as partes femininas de outra flor (estigma). A abelha se move entre as flores ao coletar o néctar que as flores produzem. As abelhas levam o néctar e algum pólen de volta para sua colméia, e as plantas de tomateiro conseguem se reproduzir (fazer novas plantas de tomateiro).

Como as flores de tomate evoluíram para atrair abelhas, elas têm pétalas espalhadas e são brancas aos olhos humanos (as abelhas, como a maioria dos insetos, podem ver dentro da faixa ultravioleta, bem como nossa faixa visual de comprimentos de onda). O pólen é muitas vezes preso em tufos chamados polinia, que por sua vez ficam presos à abelha. As abelhas são extremamente peludas, e carregam pequenas cargas elétricas que atraem o pólen para seus corpos. As abelhas têm cestas especiais de pólen, geralmente em suas patas traseiras; elas tiram o pólen de seus corpos para dentro dessas bolsas.

Grande parte do pólen é levada de volta para o ninho ou colmeia, onde é usada como fonte de proteína, a mais necessária para as larvas. Alguns são esfregados na flor seguinte, onde o estigma da fêmea é pegajoso. Um tubo de pólen cresce para permitir que o gameta macho fertilize um ovo e faça uma semente.

90% das plantas floridas são polinizadas por animais e apenas 10% utilizam a polinização abiótica (não viva). Dessas polinizações abióticas, 98% são feitas pelo vento e apenas 2% pela água.

O que acontece após a polinização é a fertilização. Nas plantas é uma fertilização dupla na qual dois espermatozóides fertilizam as células do ovário da planta. Uma delas é uma fertilização normal, que produz o embrião. A outra é um tipo único de fertilização que produz o endosperma da semente.

O processo começa quando um grão de pólen se cola ao estigma do pistilo (estrutura reprodutiva feminina). Em seguida, ele germina e cresce um longo tubo polínico. Enquanto este tubo polínico cresce, uma célula haplóide percorre o tubo atrás do núcleo do tubo. Esta célula se divide por mitose em duas células haplóides de espermatozóides.

À medida que o tubo de pólen cresce, ele vai passando do estigma, descendo pelo estilo e entrando no ovário. Aqui o tubo polínico chega ao óvulo e libera seu conteúdo (que inclui os espermatozóides). Um espermatozóide faz seu caminho para fertilizar o óvulo, produzindo um zigoto diplóide (2n). O segundo espermatozóide se funde com dois núcleos celulares, produzindo uma célula triplóide (3n).

medida que o zigoto se desenvolve em um embrião, a célula triplóide se desenvolve em endosperma, que serve como alimento do embrião. O ovário agora se desenvolverá em um fruto e o óvulo se desenvolverá em uma semente.

Há evidências de que algumas gimnospermas foram polinizadas por insetos no período Triássico, mas a polinização por animais não é o principal método neste grupo. A maioria é polinizada pelo vento. Algumas gimnospermas e seus polinizadores de insetos são co-evoluídos para a polinização. Os exemplos mais conhecidos são os membros da ordem Cycadales e suas espécies associadas de escaravelho.

A polinização animal realmente generalizada e especializada veio com as Angiospermas (plantas floríferas). Diferentes famílias de plantas floríferas geralmente se especializam em um método particular de polinização. Algumas vezes alguns gêneros mudam de um método para outro. ^p53

• Ranunculaceae: polinizada por insetos. Apenas um gênero é polinizado pelo vento.
• Compositae (Asteraceae): esta, a maior família, é quase inteiramente polinizada por insetos. Dois grupos de gêneros mudaram para a polinização pelo vento.
• Cyperaceae: quase inteiramente polinizada pelo vento. Um gênero é polinizado por insetos.
• Moraceae: esta, a família das amoras, é o melhor exemplo de uma mudança generalizada do vento para a polinização por insetos. Todas as suas famílias relacionadas (Ulmaceae, Cannabaceae, Urticaceae) são polinizadas pelo vento.
• Gramíneas (Poaceae): as gramíneas têm adaptações extremas para a polinização do vento. Apenas dois gêneros mudaram para a polinização por insetos.

A síndrome da polinização é o conjunto de características adaptativas que ajudam as flores a serem polinizadas.

Polinização eólica

As flores polinizadas pelo vento são geralmente pequenas e discretas (não vistosas). Elas não têm cheiro ou produzem néctar. As anteras podem produzir um grande número de grãos de pólen, enquanto que os estames são geralmente longos e se destacam da flor. Seus estigmas podem ser grandes e emplumados para capturar os grãos de pólen. Os insetos podem visitá-las para coletar pólen; há alguns exemplos de flores que são polinizadas tanto pelo vento quanto por insetos.

Polinização animal

Polinização do escaravelho

As flores polinizadas com escaravelho são geralmente grandes, de cor esverdeada ou esbranquiçada e muito perfumadas. Os aromas podem ser picantes, frutados ou similares a material orgânico em decomposição. A maioria das flores polinizadas com escaravelho são achatadas ou em forma de prato, com pólen fácil de se obter. Elas podem ter armadilhas para manter o escaravelho por mais tempo. Os ovários da planta são normalmente bem protegidos das partes bucais que mordem os besouros. Os escaravelhos são importantes polinizadores em algumas partes do mundo, como as áreas secas do sul da África e do sul da Califórnia, e as pastagens montanas de KwaZulu-Natal na África do Sul.

Polinização das moscas

Algumas moscas se alimentam de néctar e pólen quando adultas (particularmente as moscas-abelha e as moscas voadoras). As flores que elas visitam freqüentemente têm um cheiro forte, e tendem a ser roxas, violetas, azuis e brancas.

Por outro lado, as moscas da fruta masculinas são atraídas por algumas orquídeas selvagens que não produzem néctar. Em vez disso, elas produzem um precursor da feromona sexual da mosca. As moscas que normalmente visitam animais mortos ou esterco são atraídas por flores que imitam esses itens fedorentos. Elas não recebem nenhuma recompensa e sairiam rapidamente, mas a planta pode ter armadilhas para atrasá-las. Estas plantas têm um odor forte e desagradável, e são de cor marrom ou laranja.

Seus números e a presença de algumas moscas ao longo do ano fazem deles importantes polinizadores para muitas plantas. As moscas tendem a ser importantes polinizadores em altas altitudes e em altas latitudes, onde são numerosas, e outros grupos de insetos podem estar ausentes.

Polinização das abelhas

As flores polinizadas com abelhas tendem a ser amarelas ou azuis, muitas vezes com guias de néctar ultravioleta e cheiro. O néctar e/ou pólen são oferecidos como recompensas em quantidades variáveis. O açúcar no néctar tende a ser, em sua maioria, sacarose. Há diferentes tipos de abelhas que diferem em tamanho, comprimento da língua e comportamento (algumas solitárias, outras coloniais). Algumas plantas só podem ser polinizadas por abelhas porque suas anteras liberam pólen internamente, e este deve ser sacudido pelo zumbido ("sonicação"). As abelhas são os únicos animais que fazem isso.

A polinização das abelhas a partir de colméias móveis é de grande valor econômico para pomares como a maçã ou a amêndoa.

Polinização da vespa

As vespas também são responsáveis pela polinização de várias espécies vegetais, sendo importantes vetores polínicos e, em alguns casos, até mais eficientes do que as abelhas.

Polinização de Lepidoptera

As flores polinizadas com borboletas tendem a ser grandes e vistosas, de cor rosa ou lavanda, muitas vezes têm uma área de aterrissagem, e geralmente são perfumadas. Como as borboletas não digerem o pólen (com uma exceção), é oferecido mais néctar do que pólen. As flores têm guias de néctar simples com os néctares geralmente escondidos em tubos estreitos ou esporas, alcançados pela língua comprida das borboletas.

Entre os polinizadores de traças mais importantes estão as traças falcões (Sphingidae). Seu comportamento é semelhante ao dos beija-flores: elas pairam diante das flores com batidas rápidas das asas. A maioria deles são alimentadores noturnos ou crepusculares. Assim, as flores polinizadas por traças tendem a ser brancas, de abertura noturna, grandes e vistosas com corolas tubulares e um aroma forte e doce produzido à noite, à noite ou de manhã cedo. Muito néctar é produzido para alimentar as altas taxas metabólicas necessárias para alimentar seu vôo.

Outras traças voam lentamente e se assentam na flor. Elas não precisam de tanto néctar quanto as mariposas falcões de vôo rápido, e as flores tendem a ser pequenas (embora possam ser agregadas em cabeças).

Polinização das aves

Os beija-flores são as aves mais familiares para os norte-americanos que se alimentam de néctar, existem espécies análogas em outras partes do mundo. As flores atraentes para os beija-flores, que pairam na frente da flor, tendem a ser grandes tubos vermelhos ou alaranjados com muito néctar diluído produzido durante o dia. Como as aves não têm uma resposta forte ao cheiro, elas tendem a ser inodoras. As aves empoleiradas precisam de uma plataforma de pouso substancial, portanto, pássaros solares, comedores de mel e afins estão menos associados às flores tubulares.

Polinização de morcegos

As flores polinizadas com morcegos tendem a ser grandes e vistosas, brancas ou de cor clara, abertas à noite e com fortes odores. São frequentemente grandes e em forma de sino. Os morcegos bebem o néctar, e estas plantas normalmente oferecem néctar por longos períodos. Visão, cheiro e eco-localização são usados inicialmente para encontrar as flores, e uma excelente memória espacial é usada para visitá-las repetidamente. De fato, os morcegos podem identificar as flores produtoras de néctar utilizando a ecolocalização. As plantas polinizadas por morcegos têm pólen maior do que seus parentes.

Guias de mel

Guias de mel, guias de néctar ou guias florais são marcações nas flores que dizem aos insetos para onde ir para o néctar (muitos insetos podem ver na faixa ultravioleta). A maioria destas guias são invisíveis para os humanos, a menos que sejam vistas à luz ultravioleta. O benefício para a planta é que as guias aumentam a oferta de polinizadores a um custo relativamente baixo.

Um entendimento completo da polinização é bastante recente.

Em 1672 Nehemiah Grew teve alguma idéia de que o pólen era o meio de fertilização em plantas mais altas. Usando um microscópio, ele foi o primeiro a descrever o pólen em detalhes. Isto levou à descoberta de que todos os grãos de pólen de uma espécie eram parecidos. O estudo dos grãos de pólen é chamado de palinologia. Ele é muito utilizado em micropaleontologia. O sexo nas plantas foi descoberto em 1694, quando Rudolf Camerarius colocou sua descoberta em uma carta.

Em 1793, Christian Sprengel (1750-1816) publicou um trabalho sobre a polinização de flores por insetos, o qual fez todos os pontos principais. Infelizmente, "seu trabalho estava tão fora do padrão de pensamento e dos interesses do período que foi quase completamente ignorado".

Duas linhas de trabalho resolveram os principais problemas. Uma foi feita através de estudos de como as células polínicas trabalhavam para fertilizar o óvulo, e a outra foi reconhecer a coevolução dos polinizadores animais e das plantas floríferas. Estas duas linhas de trabalho tornaram-se essencialmente "modernas" em meados do século XIX.