Глобальные биогеографические паттерны и корреляты долговечности цветка

Долговечность цветка — это продолжительность времени, в течение которого цветок остается открытым (от антезиса до увядания). Это один из важнейших репродуктивных признаков, определяющий возможности для распространения пыльцы, её захвата рыльцами, влияния на поведение опылителей и вероятность гейтоногамного самоопыления.

Долговечность цветка демонстрирует значительную вариацию — от нескольких часов до десятков дней, даже среди видов одного семейства, рода или одного вида в разных местах. Несмотря на интерес с конца XIX века, крупномасштабные географические закономерности долговечности цветка и её корреляты оставались малоизученными.

Исследователи из Kunming Institute of Botany (KIB/CAS) проанализировали опубликованные данные по долговечности цветка для 818 видов покрытосеменных из 134 семейств и 472 локаций по всему миру, чтобы выявить эти закономерности.

Ключевые результаты:

  • Средняя долговечность среди всех изученных видов составила 4.5 дня.
  • Диапазон вариации — от 2 часов (Heteracia szovitsii, Asteraceae) до 33 дней (Telipogon peruvianus, Orchidaceae) — 400-кратная разница.
  • Признак показал значительный филогенетический сигнал: родственные виды имеют схожую продолжительность антезиса.
  • Обнаружен сильный широтный градиент: средняя долговечность увеличивается от ~2 дней на экваторе до ~4.9 дней на 50° с.ш. и ~3.9 дней на 50° ю.ш.. Тренд сохраняется с учетом высоты над уровнем моря.

Взаимосвязи с биотическими и абиотическими факторами:

  • Вопреки традиционным представлениям, не обнаружено более долгой жизни у цветков:
    • самонесовместимых видов (по сравнению с самосовместимыми),
    • травянистых видов (по сравнению с древесными),
    • видов, опыляемых беспозвоночными (по сравнению с опыляемыми позвоночными),
    • видов с крупными цветками (по сравнению с мелкими).
  • Для компонентов мужской и женской приспособленности:
    • долговечность цветка положительно коррелировала с количеством пыльцы на цветок,
    • и отрицательно коррелировала с индексом успешности опыления.
  • В регионах с высокой температурой, высокой солнечной радиацией и низкой доступностью воды долговечность цветка была значительно короче.
  • При одновременном учете всех переменных значимое влияние оказывали только средняя температура сезона цветения и количество пыльцы на цветок.

Вывод:

Результаты свидетельствуют, что физиологические процессы, связанные с поддержанием цветка, играют ключевую роль в объяснении широтной вариации долговечности в глобальных экосистемах. Это имеет потенциальные последствия для понимания изменений долговечности цветка в условиях глобального изменения климата и распределения видов.

Исследование опубликовано в журнале New Phytologist под названием "Global analysis of floral longevity reveals latitudinal gradients and biotic and abiotic correlates".