Цветы для колибри эволюционировали, чтобы отпугивать шмелей

Исследование, опубликованное в журнале Ecology, показывает, что характерные черты цветов, опыляемых колибри (например, красный цвет и горизонтальная ориентация), взаимодействуют синергетически, чтобы сделать посещение этих цветов экономически невыгодным для шмелей. Это заставляет пчёл-опылителей искать нектар в других местах, позволяя растениям эффективнее привлекать более специализированных опылителей — колибри.

Ключевые отличия цветов

Большинство цветов, опыляемых колибри, эволюционировали из предков, опыляемых пчёлами:

• Цветы для пчёл: вертикальная ориентация, синяя или фиолетовая окраска, небольшое количество концентрированного нектара.
• Цветы для птиц: горизонтальная ориентация, красная или оранжевая окраска, большее количество разбавленного нектара.

Эксперимент и результаты

Роберт Дж. Гигар и его команда из WPI моделировали в лаборатории цветы двух родственных видов:

• Mimulus lewisii (опыляется шмелями)
• Mimulus cardinalis (опыляется колибри)

Используя бумажные модели, они тестировали комбинации трёх характеристик: цвета, ориентации и награды (нектара).

• Шмели легко посещали вертикальные цветы любого цвета и фиолетовые цветы любой ориентации.
• Посещаемость резко падала, когда красный цвет сочетался с горизонтальной ориентацией (как у M. cardinalis). Аналогичный эффект наблюдался при сочетании красного цвета с разбавленным нектаром.
• Это показало, что признаки цветка взаимодействуют, а не работают независимо, чтобы отпугнуть пчёл.

Почему шмели избегают "птичьих" цветов?

Последующий эксперимент выявил когнитивные причины:

• Шмелям было значительно сложнее научиться и эффективно находить комбинации признаков, характерных для "птичьих" цветов (красный + горизонтальная ориентация + награда), по сравнению с "пчелиными" комбинациями.
• После обучения пчёлам требовалось больше времени, чтобы распознавать такие цветы.
• В смешанной среде с разными типами цветов шмелям экономически невыгодно посещать сложные для них "птичьи" комбинации — это снижает эффективность сбора пищи.

Новый взгляд на коэволюцию

Исследование предлагает новую перспективу: "цветы для колибри" на самом деле являются "антипчелиными цветами".

• Растения манипулируют опылителями, создавая уникальные сложные комбинации признаков.
• Опылители-генералисты (как шмели) ограничены в способности одновременно обрабатывать информацию о множестве таких комбинаций.
• Когда обобщённая стратегия поиска пищи становится слишком затратной, опылители вынужденно переходят к более специализированному поведению, что и нужно растениям для эффективного перекрёстного опыления.

Таким образом, эволюционный переход от опыления пчёлами к опылению птицами сопровождается изменением комплекса признаков цветка, который эксплуатирует сенсорные и когнитивные ограничения пчёл, делая их визиты неэффективными.