Введение
Род цветковых растений
Асклепиас – род травянистых многолетних цветковых растений, известных как ваточники, получивших своё название по латексу – молочному веществу, содержащему сердечные гликозиды, называемые карденолидами, выделяющемуся в местах повреждения клеток. Большинство видов токсичны для человека и многих других организмов, главным образом из-за содержания карденолидов. Однако, как и многие подобные растения, некоторые виды питаются ими (например, их листьями) или используют их ресурсы (например, нектар). Наиболее известный пример – бабочка монарх, которая использует определённые виды ваточников в качестве растений-хозяев для питания её личинок. Род включает более 200 видов, широко распространённых в Африке, Северной и Южной Америке. Ранее он относился к семейству Asclepiadaceae, которое теперь классифицируется как подсемейство Asclepiadoideae семейства кутровых (Apocynaceae). Род был официально описан Карлом Линнеем в 1753 году, который назвал его в честь Асклепия, греческого бога врачевания.
Цветы
Члены рода производят одни из самых сложных цветов в растительном царстве, сопоставимые по сложности с орхидеями. Пять лепестков отгибаются назад, обнажая гиностегиум, окруженный пятичленной короной. Корона состоит из пяти парных структур, образованных капюшоном и рогом, при этом капюшон служит влагалищем для внутреннего рога. Железы, содержащие пыльники, расположены между капюшонами. Размер, форма и цвет рогов и капюшонов часто являются важными видовыми признаками для видов рода Asclepias. Опыление в этом роде происходит необычным образом. Пыльца объединяется в сложные структуры, называемые полиниями (или "пыльцевыми мешочками"), а не существует в виде отдельных зерен или тетрад, как это обычно бывает у большинства растений. Ноги или ротовые органы насекомых, посещающих цветы, таких как пчелы, осы и бабочки, проникают в одну из пяти щелей в каждом цветке, образованных прилегающими пыльниками. Основания полиний затем механически прикрепляются к насекомому, так что пара пыльцевых мешочков может отделиться, когда опылитель улетает, при условии, что насекомое достаточно крупное, чтобы создать необходимое усилие отрыва (в противном случае насекомое может застрять и погибнуть). Опыление происходит обратным образом, когда одна из полиний попадает в ловушку в щели пыльника. Крупные перепончатокрылые (пчелы, осы) являются наиболее распространенными и эффективными опылителями, обеспечивая более 50% всего опыления Asclepias, в то время как бабочки монархи – опылители молочая неэффективны. (часто называемый также парашютом, "пухом", "опушкой" или "шелком"). Плодики (фолликулы) созревают и раскрываются, а семена, каждое из которых снабжено хохолком, разносятся ветром. Некоторые, но не все, виды молочая также размножаются клонально (или вегетативно).
Экология
Молочай – важный источник нектара для местных пчёл, ос и других насекомых, собирающих нектар, хотя неместные медоносные пчёлы часто попадают в рыльцевые щели и погибают. Молочай также служит пищей для личинок бабочек монархов и их близких родственников, а также разнообразных других травоядных насекомых (включая многочисленных жуков, мотыльков и клопов), специализирующихся на питании этими растениями, несмотря на их химическую защиту. Данные генетического исследования показывают, что, как правило, более молодые виды молочая ("производные" в ботанической терминологии) используют эти защитные механизмы в меньшей степени, но растут быстрее, чем более старые виды, потенциально восстанавливаясь быстрее, чем гусеницы успевают их съесть. Исследования показывают, что очень высокое содержание карденолидов в Asclepias linaria снижает влияние паразита Ophryocystis elektroscirrha (OE) на бабочку-монарха Danaus plexippus. Паразит OE вызывает появление отверстий в крыльях полностью сформировавшихся бабочек-монархов, что приводит к снижению выносливости и неспособности к миграции. Заражение паразитом происходит только на стадии личинки и гусеницы, но негативные последствия проявляются уже во взрослой форме бабочки. В отличие от этого, некоторые виды молочая, такие как Asclepias fascicularis, Asclepias tuberosa и Asclepias angustifolia, содержат крайне мало карденолидов.
Сохранение бабочек монархов и молочные водоросли
Листья видов Asclepias служат источником пищи для личинок бабочек монарха и некоторых других бабочек, питающихся молочаем. Однако некоторые виды молочая не подходят для садов бабочек и мест остановок монархов. Например, A. curassavica, или тропический молочай, часто высаживают как декоративное растение в садах бабочек за пределами своего естественного ареала в Мексике и Центральной Америке. Круглогодичные посадки этого вида в США вызывают споры и критику, поскольку они могут привести к образованию новых мест зимовки вдоль побережья Мексиканского залива в США и, как следствие, к круглогодичному размножению монархов. Считается, что это негативно сказывается на миграционных путях и способствует резкому увеличению численности опасного паразита Ophryocystis elektroscirrha. Новые исследования также показали, что личинки монархов, выращенные на тропическом молочае, демонстрируют замедленное развитие, необходимое для миграции (репродуктивную диапаузу), а у взрослых особей, подвергшихся воздействию тропического молочая, стимулируется рост репродуктивных тканей. В связи с этим, чаще всего рекомендуется выращивать молочай, который является местным для той географической области, где он высажен, чтобы предотвратить негативное воздействие на бабочек монарха. Гусеницы монарха не предпочитают бабочковый молочай (A. tuberosa), возможно, потому что листья этого вида молочая содержат очень мало карденолидов. Некоторые другие виды молочая могут обладать схожими характеристиками.
Применение
В больших масштабах ваточники не выращиваются в коммерческих целях, но эти растения на протяжении всей истории человечества использовались в самых разных областях. Тонкий, шелковистый пух, прикрепленный к семенам ваточника, благодаря которому они могут распространяться на большие расстояния по ветру, известен как вата. Вату ваточника невероятно сложно прясть из-за короткой длины и гладкости волокон, но смешивание всего с 25% шерсти или другого волокна позволяет получить пригодную для работы пряжу. Исследование теплоизоляционных свойств различных материалов показало, что вата ваточника уступает другим материалам по теплоизоляции, объему и комковатости, но демонстрирует хорошие результаты при смешивании с пухом. Волокна ваточника из комы (ваты) полые и покрыты воском, что обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства. Во время Второй мировой войны в США было собрано более [укажите количество, если известно, иначе оставьте как в оригинале] ваты ваточника в качестве замены капока. Ваточники выращиваются в коммерческих целях как гипоаллергенный наполнитель для подушек и как утеплитель для зимних пальто. Использование ваты ваточника для этих целей может стать растительной альтернативой пуху и способствовать росту ваточников в районах, где их численность сократилась, хотя есть опасения, что использование монокультуры может оказать негативное воздействие на окружающую среду. Asclepias также известен как «Американский шелк» – это волокно обыкновенного ваточника (A. syriaca), собираемое в основном в долине реки Святого Лаврентия в Канаде. Вата ваточника может использоваться для теплоизоляции и звукоизоляции. Вата также обладает высокой плавучестью и водоотталкивающими свойствами, но легко впитывает масло. Благодаря своим маслопоглощающим свойствам, ее можно использовать для ликвидации нефтяных разливов. Молочный сок ваточника содержит около двух процентов латекса, и во время Второй мировой войны нацистская Германия и США пытались использовать его в качестве источника натурального каучука, хотя никаких записей о крупномасштабном успехе не обнаружено. Многие виды ваточников также содержат сердечные гликозиды – яды, которые препятствуют клеткам животных поддерживать правильный градиент концентрации K+, Ca2+. В результате многие народы Южной Америки и Африки использовали стрелы, отравленные этими гликозидами, для более эффективной борьбы и охоты. Некоторые ваточники достаточно токсичны, чтобы вызвать смерть животных при употреблении ими большого количества растения. Некоторые ваточники также могут вызывать легкий дерматит у людей при контакте с ними. Тем не менее, некоторые виды можно употреблять в пищу после надлежащей обработки.