Запилювачі колібрі. Shutterstock / Ondrej Prosicky

Квіти рослин, що запилюються тваринами, демонструють деякі найдивовижніші зміни в кольорі, запаху та формі. Але як змінилося це видатне різноманіття?

Велика частина історії - це адаптація до тварин, від яких вони розмножуються. Вважається, що багато квіткові риси є пристосуваннями для залучення та «пристосування» своїх запилювачів для оптимального переносу пилку.

Щоб зрозуміти, коли і як еволюція цих квіткових характеристик, біологам часто потрібно покладатися на реконструкцію минулого, роблячи висновки про умови, що призвели до еволюційних змін. Але цікавою альтернативою є використання нещодавніх змін.

Коли ми з колегами детально розглядали, в новому дослідженніми виявили, що натуралізовані квіти перстачу - вивезені в Америку близько 200 років тому - змінилися порівняно з тубільцями в Європі. Ця зміна узгоджується з додаванням колібрі як запилювачів менш ніж за 85 поколінь з моменту появи.

Наперстянки знайомі і улюблені польові квіти в їх рідному ареалі, спочатку обмежені Європою. Протягом 19 століття вони були завезені в багато районів світу, швидше за все, гострі англійські садівники.

Переміщаючи рослини по всьому світу, ми, мимоволі, розпочали трансконтинентальні експерименти, перевіряючи вирішальну роль запилювачів у репродуктивному успіху рослин та еволюції квітів. Коли рослини потрапляють на нові території та розширюють свій асортимент, вони часто стикаються з новим середовищем без запилювачів.

В інших випадках, як звичайна наперстянка або Цидіталіс пурпура, можуть бути додані нові запилювачі. У цьому випадку колібрі, абсолютно нова група запилювачів, були додані до каталогу відвідувачів квітів частинами нового розширеного асортименту.

У Європі лисичі рукавички запилюються виключно джмелями з довгими язиками - єдиними комахами, здатними досягти нектарної винагороди, виробленої біля основи квіткової труби. Але як тільки лисичі рукавички натуралізувались в Америці, колібрі ввійшли в картину.

Недружні лисичі рукавички

У своїх рідних країнах наперстянки мають ряд стратегій, які роблять їх спеціалізованими для своїх запилювачів джмелів. Незважаючи на те, що квіти виглядають доступними для будь-якого відвідувача, дрібніші комахи і навіть короткоязичні джмелі не можуть отримати доступ до нектару. Він прихований трубкою, званою віночком, яка дедалі більше стискається до нектару біля основи.

Квіти також оснащені низкою довгих волосків, які служать бар'єром для дрібних бджіл і мух при спробі зайти в квітку, оскільки вони заплутуються і здаються.

Однак ці квіткові характеристики не заважають відвідувати колібрі. Багато в чому наперстянки ідеальні для запилення колібрі. Кожна квітка виробляє велику кількість нектару, і вирощуючи на великих деревостанах, вони пропонують запас, необхідний колібрі для забезпечення їх високих енергетичних потреб.

 Довгоязичні джмелі можуть досягати нектару глибоко всередині рукавичок. Shutterstock / Ян Дайбол

Еволюція наперстянки

Для нашого дослідження ми зосередили увагу на популяціях наперстянок у Колумбії, Коста-Ріці та корінних у Великобританії. У тропічних регіонах населення обмежується висотою понад 2,200 метрів (7,200 футів), де цілий рік прохолодно і мокро. Там джмелі найчастіше відвідують квіткові рослини, але колібрі можуть зробити до 27% відвідувань. Ми перевірили, чи колібрі є ефективними запилювачами наперстянок, і виявили, що вони навіть ефективніші за перенесення пилку на квіти, ніж бджоли.

Вивчаючи квіти, ми виявили, що трубка, де накопичується нектар, зараз значно більша серед популяцій, де присутні колібрі, порівняно з корінними популяціями Великобританії. Ми також виявили, що рослини з квітами з більшими трубочками мають вищий репродуктивний успіх у всіх натуралізованих популяціях, куди ми звернули увагу - ознака того, що довші квіти сприяють природному відбору.

Це було послідовним у популяціях колумбійців та коста-риканців - що важливо, оскільки вони представляють два незалежні інтродукції лисиць з Європи приблизно в 1850-х роках. Ми маємо попередні докази з молекулярних маркерів, що лисичі рукавички в двох країнах генетично відрізняються. Південну та Центральну Америку розділяє густий низинний тропічний ліс, який є непроникним для наперстянок, тому вкрай малоймовірно, що рослини могли колонізуватися з одного регіону з іншого.

Той факт, що ми бачимо однакові квіткові зміни та напрямок селекції в обох регіонах після додавання колібрі, свідчить про те, що ми спостерігаємо швидку адаптацію до нового середовища запилювачів. У нашому наступному дослідженні ми сподіваємось підтвердити, що вибір, який ми бачимо, насправді накладається колібрі.

Випадок наперстянок свідчить про те, що в деяких випадках рослини можуть бути стійкими до змін у своїх запилювачах, якщо їм буде надано достатньо часу у світі, де і рослини, і тварини змушені пересуватися, розширюватися або відступати. Однак у багатьох випадках рослини втрачають своїх запилювачів, а не отримують нових. Вивчення всіх випадків допомагає нам краще зрозуміти еволюцію рослин.

про автора

Марія Клара Кастельянос, Викладач з еволюції, поведінки та довкілля, Університет Сассекса

ІНГ

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.