Rośliny kwiatowe są najbardziej zaawansowaną ewolucyjnie grupą roślin, która dominuje we współczesnej florze świata. Niektóre, szczególnie gatunki wiatropylne, mają drobne, niewyraźne kwiaty, jednak większość gatunków owadopylnych wykształca kwiaty duże i kolorowe, które niejednokrotnie mają zachwycające kształty.

Kwiaty, będące ozdobą naszych ogrodów lub domów, są organami roślin, które umożliwiają im rozmnażanie się. Nawet te rośliny, które mogą rozmnażać się w sposób wegetatywny, wykształcając na przykład rozłogi, mają kwiaty zapewniające wydanie dużej liczby osobników potomnych i ich skuteczne rozprzestrzenianie się. Dzieje się to wszystko dzięki rozmnażaniu płciowemu, które zapewnia zmienność genetyczną, warunkującą zdolność przystosowania się i ewolucję. Korzyści ewolucyjne, jakie odniosły rośliny kwiatowe z zapylenia krzyżowego, są jednym z głównych powodów ich obecnej dominacji w świecie roślin.

Zdolności przystosowawcze umożliwiają roślinom kwiatowym bytowanie w niegościnnych środowiskach, tam gdzie inne grupy roślin nie są w stanie przetrwać. W sprzyjających warunkach te same zdolności są przyczyną dużej różnorodności form i dlatego gatunki roślin kwiatowych dominują we florze tak tropików, jak i łąk wysokogórskich. Rośliny te dostarczają pokarmu, schronienia i różnorodnych materiałów dla większości mieszkańców naszej planety. Do tej pory opisano ponad 25000 gatunków roślin kwiatowych.

Początki

Rośliny okrytonasienne (okrytozalążkowe) powstały później niż rośliny nagonasienne (nagozalążkowe) i bardziej prymitywne paprotniki i mszaki. Ich zalążki są osłonięte i często są nazywane roślinami kwiatowymi. Istnieje wiele teorii dotyczących ich ewolucji, jednak są one niełatwe do udowodnienia, gdyż delikatne części kwiatów trudno zachowują się w postaci skamieniałości.

Z okresu dolnej kredy (100-135 lat temu) pochodzą skamieniałości roślin podobnych do tych, które występują obecnie, jednakże eksplozja liczby gatunków miała miejsce o wiele później – prawdopodobnie we wczesnym trzeciorzędzie (około k 80 min lat temu). Stała się ona możliwa dzięki temu, że w tym samym czasie wzrosła też liczba gatunków owadów, takich jak pszczoły i motyle, które odgrywają ważną rolę jako przenosiciele pyłku.

W grupie roślin okrytozalążkowych znajduje się większość gatunków drzew wycinanych dla pozyskania drewna i prawie wszystkie rośliny uprawne.

Liczne gatunki roślin kwiatowych, nazywane roślinami zielnymi, mogą pomyślnie egzystować dzięki temu, że w okresach panowania niesprzyjających warunków ich nadziemne pędy obumierają, a przy życiu pozostają organy schowane pod ziemią. Gdy tylko pojawią się w środowisku sprzyjające warunki, wytwarzają one szybko nowe pędy i kwitną.

Rośliny jednoroczne i dwuletnie żyją krótko, jednak w pełni wykorzystują długość sezonu wegetacyjnego. Rośliny jednoroczne rosną, kwitną i wydają nasiona w ciągu jednego tylko roku. W rejonach suchych, o ograniczonej ilości opadów deszczu, ich cykl życiowy trwa jeszcze krócej. Szybko rosną i mają liczne kwiaty, które muszą być szybko zapylone i jeszcze przed zakończeniem sprzyjającej pory, zrzucają nasiona, gdyż inaczej wyginęłyby. Taka zdolność do szybkiego wzrostu i produkowania licznych kwiatów w krótkim okresie, a także krótki okres kiełkowania nasion, sprawia, że są one popularne wśród ogrodników jako ozdoby letnich kwietników.

Rośliny dwuletnie, takie jak niezapominajki (Myosotis spp.), również żyją krótko, jednak ich cykl życiowy obejmuje kilka pór roku. Rośliny te kiełkują z nasion i rozrastają się w jednym roku, a dopiero w następnym kwitną i wydają nasiona. Rośliny jednoroczne i dwuletnie są roślinami monokarpicznymi, to znaczy, że produkują nasiona tylko raz w życiu i potem giną. Niektóre rośliny monokarpiczne mogą wegetować wiele lat.

Nasiona i odroślą

Agawa Agave americana jest nazywana rośliną stuletnią, gdyż może rosnąć przez sto lat, zanim zakwitnie (normalnie jest to o wiele krótszy okres). Po wydaniu nasion obumiera. Ananasowate, takie jak echmea (Aechmea), są także roślinami monokarpicznymi, jednak roślina macierzysta przed obumarciem wytwarza odroślą, które są nowymi roślinami – jej genetycznymi kopiami.

Wiatropylność

W kategoriach ewolucyjnych, wiatropylne rośliny kwiatowe są najbardziej prymitywnymi przedstawicielami okrytozalążkowych – ich zapylenie możliwe jest bez udziału owadów.

Roślinami wiatropylnymi są trawy i wiele gatunków drzew. Produkują one duże ilości pyłku i dzięki temu zwiększają szansę pomyślnego zapylenia. Ludzie z uczuleniem najlepiej wiedzą, jak wiele wywołującego reakcję alergiczną pyłku znajduje się na wiosnę w powietrzu. Dla tego typu roślin wykształcanie płatków kwiatowych jest nie tylko niepotrzebne, ale wręcz szkodliwe, gdyż mogłoby być przeszkodą w uniesieniu się pyłku w powietrze. Kwiaty więc są zwykle małe i niepokaźne, nie są barwne, chociaż ich pręciki mogą być czasami duże i kolorowe.

Wiele gatunków drzew i krzewów ma kotki oraz bazie. Na wierzbach kwiaty męskie i żeńskie powstają na osobnych drzewach, a u brzóz na jednej roślinie. Kotki męskie, które wytwarzają pytek, są zwykle stosunkowo duże i wyraźne, kotki żeńskie często są małe. Piękne kotki leszczyny (Corylus avellana), które można zaobserwować na wiosnę, są kwiatostanami męskimi; kwiaty żeńskie, które przekształcają się w orzechy laskowe, są czerwone i bardzo drobne. Trudno je zauważyć, jeżeli pobieżnie ogląda się gałązkę krzewu. Kiedy kotki są potrząsane przez podmuchy wiatru, uwalniają pyłek, co stwarza szansę na to, że jakieś ziarna uniesione w powietrze opadną na kwiaty żeńskie.

Większość traw ma części męskie i żeńskie na tym samym kwiecie, a ponieważ kwiaty są zebrane w kłosy, stopień zapylenia jest zwykle wysoki. U tych gatunków traw, u których części męskie i żeńskie znajdują się w osobnych częściach tej samej rośliny, na przykład u kukurydzy (Zea mays), kwiaty męskie są osadzone niżej, tak więc pytek opada na nie z góry.

Owadopylność

Kwiaty zapylane przez owady mają bardzo różnorodny wygląd, a większość z nich charakteryzuje się bogatym ubarwieniem. Pomimo że kształt kwiatów jest bardzo rozmaity, u większości gatunków roślin można dopatrzyć się elementów wspólnych. Za kwiat uważa się koniec łodygi, na której znajdują się liczne, wysoko zmodyfikowane liście, które przekształciły się w takie elementy kwiatu, jak płatki, działki i pręciki.

Pierwszą strukturą, najłatwiej rozpoznawalną jako grupa przekształconych liści, jest kielich, na który składają się zielone, liściopodobne działki kielicha, które obejmują pąk i znajdują się u podstawy całego kwiatu. Dziatki kielicha mogą odpaść wkrótce po tym, jak kwiat zakwitnie – jak to ma miejsce u maku – jednak zazwyczaj pozostają (można je zauważyć w kwiatach i owocach pomidora lub truskawki).

Ponad kielichem znajdują się płatki, zazwyczaj o wiele większe i bardziej kolorowe, chociaż u roślin wiatropylnych, takich jak Littorella uniflara, mogą być nieobecne. Płatki korony mogą ulec czasami modyfikacji i stają się miodnikami. W komórkach miodników powstaje słodki nektar, który zwabia owady. Miodniki mogą być workowatymi strukturami u nasady płatków, jak to jest u jaskrowatych, lub mogą mieć postać długich ząbków, co obserwujemy u fiołków. Miodniki typu wydłużonego są odwiedzane przez owady o długich aparatach gębowych, takie jak ćmy i motyle. Te zwierzęta, zbierając nektar, zwykle odwiedzają wybrany typ kwiatów o podobnej budowie miodników, toteż pyłek, który roznoszą, nie pada zbyt często na kwiaty innych gatunków.

Układ zebranych razem działek kielicha i płatków korony jest nazywany okwiatem. Ogrodnicy używają tego określenia przede wszystkim do nazwania kwiatów, których dziatki i pręciki są połączone w jedną całość. Kwiaty tego typu ma na przykład narcyz. Koroną nazywają układ płatków. Okwiat osłania żeńskie i męskie elementy kwiatu. Część żeńską tworzy zalążnia, na końcu jej słupka znajduje się znamię, na które padają ziarna pyłku. Słupek jest otoczony męskimi pręcikami (składają się one z nitek zakończonych produkującymi pyłek pylnikami).

Jeżeli dziatki kielicha i płatki korony są umieszczone u nasady zalążni, wtedy mówi się o kwiecie górnozalążniowym; jeśli są umieszczone powyżej zalążni, wtedy mamy do czynienia z kwiatem dolnozalążniowym. Niektóre gatunki, na przykład jaskry, posiadają liczne pojedyncze zalążnie, zalążnie innych gatunków są zrośnięte – czasami całkowicie, a czasami mają osobne słupki.

Chociaż większość roślin kwiatowych posiada kwiaty zawierające zarówno elementy żeńskie, jak i męskie (są to kwiaty obupłciowe), to niektóre z nich wykształciły kwiaty jednopłciowe. Większość turzyc (wszystkie są wiatropylne) ma osobne kwiaty męskie i żeńskie, jednak wyrastają one na tej samej roślinie. Rośliny o takim rozmieszczeniu kwiatów nazywamy jednopiennymi. Inne, takie jak owadopylne ostrokrzewy, mają kwiaty męskie i żeńskie rozmieszczone na oddzielnych roślinach – są to rośliny dwupienne.

Kwiaty są często umieszczone pojedynczo, tak jak ma to miejsce u tulipana, jednakże mogą być zgrupowane w kwiatostany, które mają różnorodny wygląd – baldacha, grona lub główki. Taki układ kwiatów prawdopodobnie zwiększa możliwość ich zapylenia, gdyż w większym stopniu przyciąga uwagę owadów.

Niektóre gatunki roślin o małych, niewyraźnych kwiatach zwabiają zwierzęta, wykształcając barwne liście przylegające bezpośrednio do kwiatów. Jasnoczerwone ?płatki” poinsecji (Euphorbia pulcherrima), rośliny doniczkowej popularnej w okresie Bożego Narodzenia, nazywanej też gwiazdą betlejemską, są zmodyfikowanymi liśćmi, zwanymi podsadkami – prawdziwe kwiaty zwykle są przez nas nie zauważane.

Kształt kwiatów

Po kształcie kwiatu zwykle można się zorientować, w jaki sposób jest on zapylany. Te, które mają szerokie dno kwiatowe, są łatwo dostępne dla różnego rodzaju owadów, między innymi trzmieli, pszczół i much. Te kwiaty, których okwiat jest bardziej wydłużony lub przekształcony, muszą być zapylane przez ściśle określone grupy owadów. Te, które mają długie rurki kwiatowe lub ostrogi, jak na przykład orliki i osty, będą zapylane przez posiadające długie trąbki ćmy i motyle. Te rośliny, których kwiaty są bardziej zamknięte, jak na przykład kolcolist i wyżlin, wykształciły je po to, aby odwiedzające je pszczoły i podobne im owady ocierały się o pylniki, kiedy wchodzą do wnętrza kwiatu i z niego wychodzą. Przedstawiciele rodziny wargowych (Labiatae) i motylkowych (Papilionaceae) są typowymi przykładami takich gatunków, które wykształciły w budowie kwiatu elementy zapewniające im to, że pytek zostanie umieszczony na określonej części ciała owada i za jego pośrednictwem wejdzie w kontakt ze znamieniem. W budowie kwiatu można też wyróżnić rejon stanowiący coś w rodzaju platformy lądowiskowej, której wielkość i kształt są dostosowane do typu zapylającego go owada. Często też pręciki, które dojrzewają szybciej od słupka, są tak ułożone, że wchodzący po nektar do kwiatu owad zgina je i wysypuje na siebie pyłek. Kiedy ten sam owad odwiedzi kwiat z dojrzałym znamieniem na końcu słupka, który w miarę dojrzewania wydłuża się tak, że jego znamię znajduje się bliżej wylotu od pręcików, pytek z ciała owada trafia na znamię i tak dochodzi do skutecznego zapylenia krzyżowego.

Aby zapewnić sobie zapylenie krzyżowe i przez to zwiększyć możliwości rekombinacyjne, wiele roślin ma kwiaty, w których elementy męskie i żeńskie dojrzewają w różnym czasie.

Pierwiosnek (Primula vulgaris) wykształcił dwa typy kwiatów: jedne są kwiatami krótkosłupkowymi, w których pylniki są wyższe od słupka, a drugie to kwiaty długosłupkowe, gdzie znamię słupka jest wyniesione ponad pylniki. Pszczoły żywiące się nektarem, który znajduje się u nasady rurkowatej korony kwiatu, przenoszą pytek z pylników kwiatów krótkosłupkowych na znamiona kwiatów długosłupkowych i z pylników kwiatów długosłupkowych na znamiona kwiatów krótkosłupkowych.

Zapach i barwa

Zapach, obok wyglądu kwiatu, odgrywa ważną rolę w przyciąganiu zwierząt zapylających, którymi z reguły są różne gatunki owadów. Często umożliwia zwierzęciu wykrycie rośliny, która nie znajduje się w zasięgu jego wzroku. Wiele roślin kwitnących w nocy wydziela silną woń, która pozwala owadowi na zlokalizowanie ich w ciemności, czyli wtedy, kiedy barwa kwiatu nie odgrywa praktycznie żadnej roli.

Wonne kwiaty zwabiają odpowiednie zwierzęta, często zaczynają mocno pachnieć o zmierzchu, kiedy określone gatunki owadów zaczynają żerować. Zapach niektórych kwiatów może być nieprzyjemny dla człowieka, ale bardzo atrakcyjny dla owadów. Pewne rośliny przyciągają muchy, ponieważ ich kwiaty mają wygląd i woń padliny. Roślinami tymi są na przykład Stapelia spp i Dracunculus vulgaris.

Większość owadów najsilniej przyciąga nektar, jednak barwa kwiatów i układ plamek także odgrywają niebagatelną rolę. Wiele gatunków roślin, wśród nich lilie i storczyki, ma ciemne plamki i prążki na płatkach, które naprowadzają owada do środka kwiatu.

Podstawowymi kolorami kwiatów prostszych roślin są biały i żółty, natomiast barwa czerwona, purpurowa i niebieska jest spotykana u bardziej zaawansowanych gatunków. Owady postrzegają barwy inaczej niż ludzie i najbardziej ich uwagę zwracają kolory niebieski, purpurowy i żółty. Pomarańczowa barwa kwiatów jest rzadko spotykana, a kwiatów czarnych w świecie dzikich roślin nie ma wcale (chociaż ogrodnicy wyhodowali sztucznie odmiany mające prawie czarne kwiaty).

Oczy owadów, takich jak pszczoły, są wrażliwe na inne niż ludzie długości fal świetlnych, na przykład widzą one niewidoczny dla nas ultrafiolet. Ich świat barw jest więc odmienny, co oznacza, że kwiat, który dla nas jest biały, może mieć dla pszczoły barwę zieloną.

Zwierzętami, które obok owadów mogą brać udział w zapylaniu kwiatów, są nietoperze i ptaki, szczególnie takie jak kolibry i nektarniki, których pokarmem jest nektar.

Wśród storczyków możemy znaleźć najlepsze przykłady kwiatów, których kształt i zapach jest przystosowany do zwabiania ściśle określonych gatunków owadów. Niektóre z nich występują w Europie, jak np. dwulistnik muszy Ophrys insectifera i dwulistnik pszczeli Ophrys apifera. Dwulistnik muszy posiada kwiaty, które przypominają wyglądem samicę osy. Dwulistniki kwitną w porze, kiedy samce owadów poszukują samic. Wygląd kwiatu przyciąga owada, który, próbując odbyć z nim kopulację, zapyla go. Kwiaty dwulistnika nawet pachną jak samice os.