Введение
Род водных цветущих растений, известных как "лотос". Нелумбо (Nelumbo) – род водных растений с крупными, эффектными цветками. Виды этого рода обычно называют лотосами, хотя это название также применяется к различным другим растениям и группам растений, включая неродственный род Lotus. Внешне виды Нелумбо напоминают растения семейства нимфеевых ("водяные лилии"), но на самом деле Нелумбо довольно далёк от этого семейства. Известно всего два существующих вида лотоса: Nelumbo nucifera, произрастающий в Восточной, Южной и Юго-Восточной Азии, а также, вероятно, в Австралии, и более широко известный. Его широко культивируют, употребляют в пищу и используют в традиционной китайской медицине. Другой вид – Nelumbo lutea, произрастающий в Северной Америке и Карибском бассейне. Между этими двумя географически обособленными видами были выведены гибриды для садоводства.
Ультрагидрофобность
Листья Нелумбо обладают высокой водоотталкивающей способностью (то есть демонстрируют ультрагидрофобность) и дали название так называемому эффекту лотоса. Ультрагидрофобность характеризуется двумя критериями: очень высоким углом смачивания между каплей воды и поверхностью листа, и очень низким углом скатывания. Это означает, что вода должна соприкасаться с поверхностью листа лишь в одной, микроскопической точке, и любое изменение угла наклона листа приведет к скатыванию капли воды. Это способствует уменьшению площади контакта между каплей воды и листом.
Терморегуляция
Необычное свойство рода Nelumbo заключается в том, что он способен генерировать тепло, используя альтернативный оксидазный путь (AOX). Этот путь предполагает иной, альтернативный перенос электронов по сравнению с обычным путем, по которому электроны движутся при выработке энергии в митохондриях, известный как AOX, или альтернативный оксидазный путь. Типичный путь в митохондриях растений включает цитохромные комплексы. Путь, используемый для генерации тепла в Nelumbo, включает цианид-устойчивую альтернативную оксидазу, которая является другим акцептором электронов, чем обычные цитохромные комплексы. Растение также снижает концентрацию убиквитина во время термогенеза, что позволяет AOX функционировать без деградации. Термогенез ограничен цветоложем, тычинками и лепестками цветка, но каждая из этих частей производит тепло независимо, не завися от выработки тепла в других частях цветка. Существует несколько теорий относительно функции термогенеза, особенно у водных родов, таких как Nelumbo. Наиболее распространенная теория предполагает, что термогенез в цветах привлекает опылителей по различным причинам. Нагретые цветы могут привлекать насекомых-опылителей. Опылители, согреваясь во время отдыха внутри цветка, переносят и собирают пыльцу с цветка и на него. Другие предполагают, что выработка тепла способствует высвобождению летучих соединений в воздух для привлечения опылителей, пролетающих над водой, или что тепло распознается в темноте термочувствительными опылителями. Ни одна из этих теорий не была окончательно доказана как более правдоподобная, чем другие. После цветения цветоложе лотоса переходит от преимущественно термогенной структуры к фотосинтетической, что проявляется в быстром и резком увеличении количества фотосистем, фотосинтетически вовлеченных пигментов, скорости переноса электронов и присутствия 13C в цветоложе и лепестках, что способствует увеличению скорости фотосинтеза. После этого перехода термогенез в цветке полностью прекращается. Опылители перестают быть необходимыми после оплодотворения завязи, и ресурсы цветоложа эффективнее используются при фотосинтезе для производства углеводов, способствующих увеличению биомассы растения или массы плодов. Также, нагрев цветов для привлечения опылителей используют и другие растения, например, элефант ям. Кроме того, цветок-труп нагревается для рассеивания водяного пара в воздухе, перенося свой запах на большее расстояние и тем самым привлекая больше опылителей.
Похожие виды
Листья Нелумбо отличаются от листьев родов семейства Кувшинковых тем, что они щитовидные, то есть имеют полностью округлые пластинки. У кувшинки, напротив, есть один характерный надрез от края к центру листа. Плодовая коробочка Нелумбо очень своеобразна.
История таксономии
Система Кронквиста 1981 года признает семейство Nelumbonaceae, но относит его к порядку кувшинковых Nymphaeales. Системы Дальгрена 1985 года и Торна 1992 года также признают это семейство, но выделяют его в отдельный порядок Nelumbonales. Министерство сельского хозяйства США по-прежнему классифицирует семейство лотосовых в порядке кувшинковых. Остаются некоторые разногласия относительно того, к какому семейству следует отнести род Nelumbo. Традиционные системы классификации считали Nelumbo частью семейства нимфеевых, однако традиционные таксономисты, вероятно, были введены в заблуждение конвергентной эволюцией, связанной с переходом от наземного к водному образу жизни. В более ранних системах классификации он рассматривался в рамках порядка Nymphaeales или Nelumbonales.
Современная классификация
В настоящее время Нелумбо признан единственным живым родом в семействе Nelumbonaceae, одном из нескольких отличительных семейств в эудикотовом порядке Proteales. Его ближайшие живые родственники – (Proteaceae и Platanaceae) – это кустарники или деревья. Система классификации APG IV 2016 года признает Nelumbonaceae отдельным семейством и относит его к порядку Proteales в кладе эудикотов, как и более ранние системы APG III и APG II.
Исчезнувшие виды
Неломбо лютеа Вильд. – Американский лотос (Восточные Соединенные Штаты, Мексика, Большие Антильские острова, Гондурас).
Неломбо нуцифера Гартн. – священный или индийский лотос, также известный как роза Индии и священный водяной цветок индуизма и буддизма. Является национальным цветком Индии и Вьетнама. Его корни и семена широко используются в кулинарии в Восточной, Южной и Юго-Восточной Азии.
Nelumbo nucifera Gaertn. – sacred or Indian lotus, also known as the Rose of India and the sacred water lily of Hinduism and Buddhism. It is the national flower of India and Vietnam. Its roots and seeds are also used widely in cooking in East Asia, South Asia and Southeast Asia.
Окаменелости
†Nelumbo aureavallis Hickey – эоцен (Северная Дакота), описан по листьям, найденным в формации Золотой долины в Северной Дакоте, США. †Nelumbo changchangensis эоцен, (остров Хайнань, Китай), описан по нескольким окаменелостям листьев, семенных коробочек и корневищ из эоценовых отложений в бассейне Чанчан на острове Хайнань. †Nelumbo minima плиоцен (Нидерланды), описан по листьям и семенным коробочкам, указывающим на очень маленькое растение. Первоначально описан как представитель рода Nelumbites под названием "Nelumbites minimus". †Nelumbo nipponica эоцен – миоцен, ископаемые листья известны из эоценовых отложений в Японии и миоценовых отложений в России. †Nelumbo orientalis меловый период (Япония), один из самых древних известных видов, окаменелости которого найдены в меловых отложениях Японии. †Nelumbo protolutea эоцен (Миссисипи), окаменелости листьев убедительно свидетельствуют о растении, похожем по форме на американский лотос.
Этимология
Название рода происходит от neḷum, названия *Nelumbo nucifera*. Волокна стебля также используются для изготовления шелка лотоса.
Культура
Священный лотос, N. nucifera, почитается и в индуизме, и в буддизме.