Лепестки создают «голубое гало», помогающее пчёлам находить цветы
Новое исследование показало, что у лепестков многих распространённых видов цветов есть наноразмерные гребни на поверхности. Эти структуры рассеивают частицы света в сине-фиолетовом и ультрафиолетовом диапазоне, создавая эффект «голубого гало».
Учёные создали искусственные поверхности, воспроизводящие этот эффект, и протестировали их на шмелях. Оказалось, что пчёлы видят голубое гало и используют его как сигнал для более эффективного поиска цветов.
Хотя гребни на поверхности лепестка расположены параллельно, как «пачка сухих спагетти», анализ разных видов цветов показал, что их высота, ширина и расстояние между ними сильно варьируются. При этом все они дают схожий оптический эффект «голубого гало». Более того, даже на одном лепестке эти структуры оказались удивительно нерегулярными — это явление физики называют «разупорядоченностью».
Исследователи пришли к выводу, что эти «неупорядоченные» наноструктуры, вероятно, независимо эволюционировали у многих видов цветковых растений, но привели к одному и тому же результату — повышению видимости для опылителей. Это пример конвергентной эволюции.
- Авторы: Междисциплинарная команда из Кембриджского университета (отделения наук о растениях, химии и физики), Королевских ботанических садов Кью (Великобритания) и Института Адольфа Меркеля (Швейцария).
- Публикация: Журнал Nature.
Ключевые выводы и цитаты
- «Мы всегда предполагали, что неупорядоченность, которую мы видели на поверхности лепестков, — это просто случайный побочный продукт жизни... Настоящим сюрпризом стало открытие, что именно эта неупорядоченность генерирует важный оптический сигнал» — профессор Беверли Гловер, старший автор исследования.
- Анализ ранних цветковых растений (ангиоспермов) не выявил гребней, создающих гало. Однако этот эффект был найден у двух основных групп цветов (однодольных и двудольных), которые появились в меловой период более 100 млн лет назад — одновременно с ранней эволюцией насекомых-опылителей, в частности пчёл.
- Примеры видов с «гало»: Oenothera stricta (энотера), Ursinia speciosa (семейство Астровые), Hibiscus trionum («цветок часа»).
Почему это важно для опылителей?
- Зрение пчёл отличается от человеческого: у них усилена фоторецепторная активность в сине-фиолетовой и УФ-областях спектра.
- Многие цветы не способны производить синие пигменты. «Наличие этих неупорядоченных фотонных структур на их лепестках предоставляет альтернативный способ создания сигналов, привлекающих насекомых» — доктор Сильвия Виньолини, руководитель физической группы исследования.
- В эксперименте с искусственными цветками пчёлы быстрее находили поверхности с голубым гало (даже окрашенные в одинаковый жёлтый или чёрный пигмент) и могли научиться ассоциировать гало с наградой (сахарным сиропом).
Перспективы
Исследование открывает новые возможности для создания поверхностей, хорошо видимых опылителям, и для изучения того, как живые растения контролируют степень неупорядоченности наноструктур на своих лепестках. «Биология развития этих структур — настоящая загадка», — добавила профессор Гловер.