Время цветения и визиты опылителей вместе определяют, какие растения процветают в сезон
Новое исследование в Annals of Botany показывает, что опыление может драматически влиять на рост и развитие растений. Работа демонстрирует, что даже кратковременная рассогласованность между растениями и опылителями может изменить, кто размножается успешнее, и повлиять на разнообразие растений. Исследование предлагает новые взгляды на работу эволюции в реальном времени.
Давление на поведение опылителей может колебаться в течение репродуктивного сезона, влияя на то, какие растения и животные опыляются. Изменения во взаимодействии растений и опылителей в рамках одного сезона цветения показывают, как эти взаимодействия варьируются на коротких временных масштабах, потенциально влияя на жизнеспособность популяций растений.
Опылители (птицы, летучие мыши, бабочки, моли, мухи, жуки, осы и пчелы) играют ключевую роль в диверсификации цветковых растений, влияя на естественный отбор. Взаимодействия «растение–опылитель» — главные драйверы изменчивости внешних характеристик растений и играют огромную роль в формировании ряда признаков, включая размер цветка, общий вид соцветия и время цветения. На паттерны отбора влияют несколько компонентов опыления, такие как время, которое опылитель проводит на растении, интенсивность опыления и поведение при опылении.
Исследователи определили уровни временного перекрытия между растениями и опылителями — период, когда насекомые с наибольшей вероятностью опыляют цветки — для продуцирующей масло лианы Amazonvine в сухом тропическом лесу Parque Nacional do Catimbau (Бразилия) с февраля по апрель 2020 года. В этой системе пчелы собирают масло, выделяемое желёзками цветка, хватая лепестки и вытягивая ножки, оставляя характерные следы посещения, которые помогают отслеживать акты опыления.
Amazonvine не может размножаться самостоятельно и зависит от опыления маслособирающими пчёлами. Учёные собрали данные о популяции растения в два разных момента времени. Первый сбор данных пришёлся на обычный пик цветения вида, когда популяция демонстрировала большое количество цветков, но посещаемость опылителей была крайне низкой. После непрерывного мониторинга популяции исследователи провели второй сбор данных через четыре недели, в период высокой активности опылителей.
Это выявило сдвиг как в направлении, так и в силе взаимосвязи между приспособленностью и размером цветка, который сопровождает разные сроки цветения, что в итоге привело к слабому отбору за весь репродуктивный сезон. Исследователи обнаружили, что пчёлы выбирали растения с более крупными цветками, которые лучше размножались в пик цветения, но во второй период наблюдения более высокая приспособленность была у растений с мелкими цветками. Это произошло потому, что растения пикового и позднего цветения испытывали разную интенсивность посещения опылителями.
Только 7.5% цветков на растениях пикового цветения (из 134 цветков) имели следы посещения, указывающие на опыление, тогда как этот процент вырос до 93.6% у растений позднего цветения (из 140 цветков).
Оценив функции приспособленности при разной интенсивности перекрытия цветения и активности опылителей, учёные продемонстрировали, что паттерны отбора в популяции растений могут сильно и очень быстро меняться. Хотя результаты показывают, что опылители имеют сильное предпочтение к растениям с крупными цветками, изменения в перекрытии времени посещения пчёл и времени цветения растений привели к существенным различиям в отборе.
Наблюдатели обычно рассматривают фенологические рассогласования, вызванные климатом, на протяжении лет, но данная работа показывает, что рассогласования внутри сезона (между пиковыми и поздними цветками) также могут приводить к изменениям в приспособленности растений. Поскольку изменение климата нарушает сезонные сигналы, асинхронность между растениями и опылителями, вероятно, будет возрастать. Это исследование показывает, как такие изменения могут повлиять на размножение и эволюцию растений.
«Наши результаты показывают, что даже в рамках одного сезона цветения временные рассогласования между растениями и опылителями могут изменить то, как признаки вроде размера цветка связаны с репродуктивным успехом, — сказал ведущий автор работы Лиедсон Карнейро. — Эти краткосрочные динамики могут влиять на эволюционные исходы, способствовать поддержанию разнообразия признаков и предотвращать быстрые изменения признаков в популяциях растений».