Цветение бамбука — это природное явление, при котором бамбук в определенной местности цветет и покрывается семенами бамбука.
Жизненный цикл бамбука обычно составляет от 40 до 80 лет, в зависимости от вида. Обычно новые бамбуки вырастают из побегов бамбука у корней. С редкими интервалами для большинства видов они начинают цвести. После цветения цветы производят плоды (называемые «бамбуковым рисом» в некоторых частях Индии и Китая). После этого бамбуковый лес вымирает. Поскольку бамбуковый лес обычно вырастает из одного бамбука, гибель бамбука происходит на большой площади.
Многие виды бамбука цветут с чрезвычайно длительными интервалами, например, 65 или даже 120 лет. Эти таксоны демонстрируют массовое цветение (или стадное цветение), при котором все растения в определенной когорте цветут в течение нескольких лет. Любое растение, полученное путем клонального размножения из этой когорты, также будет цвести независимо от того, было ли оно посажено в другом месте. Самый длинный известный интервал массового цветения составляет 130 лет для вида Phyllostachys bambusoides (Sieb. & Zucc.). У этого вида все растения одного и того же вида цветут в одно и то же время, независимо от различий в географическом положении или климатических условиях, а затем умирают. Отсутствие воздействия окружающей среды на время цветения указывает на наличие некоего «будильника» в каждой клетке растения, который сигнализирует о прекращении вегетативного роста и перенаправлении всей энергии на производство цветов. [1] Этот механизм, а также эволюционная причина, стоящая за ним, до сих пор во многом остаются загадкой.
Одной из гипотез, объясняющих эволюцию этого явления массового цветения семепарирующего типа , является гипотеза насыщения хищниками , которая утверждает, что, плодонося в одно и то же время, популяция увеличивает выживаемость своих семян, затапливая территорию плодами. Поэтому, даже если хищники съедят их досыта, семена все равно останутся. Имея цикл цветения, который длиннее, чем продолжительность жизни хищников-грызунов, бамбук может регулировать популяции животных, вызывая голод в период между цветениями. Таким образом, гибель взрослого клона происходит из-за истощения ресурсов, поскольку для родительских растений было бы эффективнее направить все ресурсы на создание большого урожая семян, чем сдерживать энергию для собственной регенерации. [2]
Другая гипотеза, называемая гипотезой цикла огня, утверждает, что периодическое цветение, за которым следует гибель взрослых растений, развилось как механизм создания нарушений в среде обитания, тем самым предоставляя саженцам промежуток для роста. Это утверждает, что мертвые стебли создают большую топливную нагрузку, а также большую цель для ударов молнии, увеличивая вероятность лесного пожара. [3] Поскольку бамбук может быть агрессивным как ранние сукцессионные растения, саженцы смогут опередить другие растения и занять пространство, оставленное их родителями.
Однако обе гипотезы оспаривались по разным причинам. Гипотеза насыщения хищниками не объясняет, почему цикл цветения в 10 раз длиннее продолжительности жизни местных грызунов, что не было предсказано. Гипотеза цикла пожара бамбука рассматривается некоторыми учеными как необоснованная; они утверждают [4] , что пожары возникают только из-за людей, и в Индии не бывает естественных пожаров. Это представление считается неверным на основе распределения данных об ударах молний в сухой сезон по всей Индии. Однако еще одним аргументом против этого является отсутствие прецедента для любого живого организма, который использовал бы что-то столь непредсказуемое, как удары молний, для увеличения своих шансов на выживание в рамках естественного эволюционного прогресса. [5]
Совсем недавно было предложено математическое объяснение экстремальной продолжительности циклов цветения, включающее как стабилизирующий отбор , подразумеваемый гипотезой насыщения хищниками и другими, так и тот факт, что растения, которые цветут с более длительными интервалами, как правило, выпускают больше семян. [6] [7] Гипотеза утверждает, что интервалы цветения бамбука увеличивались путем целочисленного умножения. Мутантное растение бамбука, цветущее в нецелочисленный кратный интервал цветения своей популяции, выпускало бы свои семена в одиночку и не пользовалось бы преимуществами коллективного цветения (такими как защита от хищников). Однако мутантное растение бамбука, цветущее в целый кратный интервал цветения своей популяции, выпускало бы свои семена только во время коллективных событий цветения и выпускало бы больше семян, чем среднее растение в популяции. Поэтому оно могло бы захватить популяцию, установив интервал цветения, который является целым кратным предыдущего интервала цветения. Гипотеза предсказывает, что наблюдаемые интервалы цветения бамбука должны разлагаться на небольшие простые числа .
Однако массовое плодоношение также имеет прямые экономические и экологические последствия. Например, разрушительные последствия возникают, когда популяция Melocanna bambusoides цветет и плодоносит раз в 30–35 лет [8] вокруг Бенгальского залива . Гибель бамбуковых растений после их плодоношения означает, что местные жители теряют свой строительный материал, а большое увеличение плодов бамбука приводит к быстрому увеличению популяции грызунов. По мере увеличения численности грызунов они потребляют всю доступную пищу, включая зерновые поля и запасы пищи, что иногда приводит к голоду . [9] Эти крысы также могут переносить опасные заболевания, такие как сыпной тиф , брюшной тиф и бубонная чума , которые могут достигать масштабов эпидемии по мере увеличения численности грызунов. [1] [2] Связь между популяциями крыс и цветением бамбука была рассмотрена в документальном фильме Nova 2009 года «Крысиная атака» .
Внезапная гибель больших площадей бамбука оказывает давление на животных, которые зависят от бамбука как источника пищи, таких как находящаяся под угрозой исчезновения большая панда . [10] Также была выдвинута гипотеза, что предки одомашненных кур приспособились к этому спорадическому всплеску поставок пищи, агрессивно откладывая яйца, когда происходит цветение и распространение семян. [11]
Цветение производит большое количество семян, обычно подвешенных к концам ветвей. Эти семена дают начало новому поколению растений, которые могут быть идентичны по внешнему виду тем, которые предшествовали цветению, или они могут давать новые сорта с другими характеристиками, такими как наличие или отсутствие полос или другие изменения в окраске стеблей.
Известно, что несколько видов бамбука никогда не дают семян, даже если сообщалось о спорадическом цветении. Bambusa vulgaris , Bambusa balcooa и Dendrocalamus stocksii являются распространенными примерами такого бамбука. [12]