«Удочка» лесного растения привлекает основного опылителя

Растение Arisaema urashima с характерным внешним видом распространено в лесах Японии. У него есть крупное покрывало, из которого свисает длинный, похожий на нить придаток (достигающий более 50 см), напоминающий удочку и леску. Его необычная форма, как считалось, похожа на персонажа японской сказки Урасима Таро с удочкой, отсюда и название растения. Однако функциональное значение этого нитевидного придатка долгие годы оставалось неизвестным.

Множество растений за пределами рода Arisaema также имеют похожий нитевидный придаток, включая неродственные виды, опыляемые аналогичным образом мухами (например, род Aristolochia). Однако влияние этого отличительного придатка на поведение опылителей почти не изучалось, и эта тема была предметом дискуссий более 100 лет.

Исследовательская группа (включая доцента Кендзи Суэцугу и аспиранта Хироки Нисигаки с естественнонаучного факультета Университета Кобе) три года проводила полевые эксперименты, чтобы определить роль этой «нити» в привлечении опылителей. Эксперименты с удалением характерного придатка показали, что это влияет на способность растения привлекать грибных комариков (Mycetophila), которые считаются его основными опылителями, в то время как привлечение других видов насекомых не пострадало. Кроме того, образование плодов (завязываемость) у цветков значительно снижалось при удалении придатка. Другими словами, как и подсказывает образ, «удочка» Arisaema urashima избирательно «заманивает» основного опылителя, повышая репродуктивный успех растения.

Исследование было опубликовано онлайн в международном журнале Ecology 28 июня.

Большинство растений полагаются на животных (например, пчел) для опыления; насекомое переносит пыльцу между цветками и получает награду (нектар и т.д.). Однако даже кажущиеся гармоничными отношения между видами — результат стратегии взаимной эксплуатации. Партнеры в мутуалистических отношениях не альтруистичны, каждый действует в своих интересах. Поэтому такие отношения открывают возможность для эксплуатации паразитическими видами, которые могут получать ресурс, ничего не давая взамен. Например, существуют растения с красивыми цветками, которые лишь имитируют наличие нектара, обманывая насекомых-опылителей. Среди таких растений род Arisaema использует самую хитрую стратегию. Его форма, напоминающая кувшинчик, заставляет многих думать, что это хищное растение. Хотя это не так, сходство формы не случайно. И хищные растения, и Arisaema эволюционировали к этой форме из-за общего свойства: они заманивают и временно заключают в ловушку насекомых.

Рассмотрим детальнее, зачем растения Arisaema ловят привлеченных опылителей. И мужские, и женские особи имеют структуру под названием покрывало, которое окружает множество цветков. Цилиндрический орган початок испускает запах, привлекающий опылителей (в основном грибных комариков), и заставляет их проникать через отверстие в верхней части покрывала. Однако внутренняя поверхность покрывала покрыта скользким воском, что не позволяет комарику выбраться обратно через верх. Тем не менее, структура мужского растения позволяет насекомому сбежать. Блуждая между цветками у дна покрывала, комарик покрывается пыльцой и в конце концов находит маленькие отверстия внизу, чтобы выбраться наружу. С другой стороны, у женского растения таких выходов нет. Попав внутрь, комарик размазывает принесенную пыльцу по цветкам в попытках найти выход, и в итоге погибает.

Стремясь выяснить, привлекает ли нить Arisaema urashima опылителей, была сформирована исследовательская группа. В 2019 и 2020 годах они провели полевые эксперименты, удаляя разные части нитевидного придатка у растений непосредственно перед цветением. Группы были разделены следующим образом:

• «Удаление нити» — оставляли часть придатка, чтобы он напоминал придатки других типичных видов Arisaema.
• «Полное удаление» — удаляли весь придаток целиком.
• «Нетронутые» — контрольная группа без манипуляций.

После окончания периода цветения исследователи изучили количество и виды насекомых, пойманных внутри соцветия растений в каждой группе. Результаты показали, что простое удаление нитевидной части резко сократило количество посещений грибных комариков Mycetophila, считающихся основным опылителем растения. При этом частота посещений другими видами насекомых не изменилась при удалении «нити». Однако полное удаление придатка, включая вздутое основание, испускающее запах, привело к снижению общего числа посещений цветков.

Поскольку было выявлено, что нить привлекает именно основных опылителей, в 2021 году исследователи провели последующий эксперимент. Они оставили нетронутые женские растения и растения с удаленной «нитью» до созревания плодов, чтобы проверить разницу в проценте завязывания. Результаты показали, что простое удаление нити резко снизило завязываемость плодов. И снова удаление нити не сократило посещаемость другими насекомыми, а именно снижение числа грибных комариков повлияло на репродуктивный успех растения.

Таким образом, результаты экспериментов подтверждают, что грибные комарики являются основным опылителем Arisaema urashima. Функция «удочки» Arisaema urashima заключается в избирательном привлечении основного опылителя, что повышает репродуктивный успех растения. В будущем исследователи надеются изучить функциональное значение похожих нитевидных придатков у многих других видов растений, опыляемых мухами.