Взрывные пыльцевые войны: растения борются за место на опылителях

Ученые из ЮАР и Бразилии получили эмпирические доказательства того, что пыльцевые зерна растений-конкурентов могут соревноваться друг с другом за место на телах опылителей, влияя на то, чья пыльца достигнет следующего цветка.

В статье, опубликованной в The American Naturalist, они утверждают, что, поскольку растения могут манипулировать тем, где и сколько пыльцы размещается на опылителе, у них могли развиться стратегии, аналогичные манипуляции спермой у животных.

У некоторых животных и насекомых эволюционировали сложные структуры на пенисах, которые, как считается, удаляют сперму самцов-конкурентов из репродуктивного тракта самки перед отложением своей. Однако, в отличие от животных, спаривание растений не предполагает прямого контакта между цветками. Следовательно, манипуляция пыльцой (которая несет мужские гаметы растения) должна происходить до того, как она достигнет другого цветка — на теле опылителя.

На примере Hypenea macrantha, эндемичного бразильского цветка с темно-красными соцветиями, исследователи смоделировали эксперимент. Замедленная съемка показала, как цветок использует катапультный механизм, чтобы эффективно удалить пыльцу растений-конкурентов с клюва колибри и надежно разместить на том же месте собственную.

Этот механизм, называемый взрывным размещением пыльцы, известен в растительном мире. Однако впервые исследователи смогли эмпирически доказать его эффективность, физически подсчитав количество удаленной "взрывом" пыльцы, помеченной квантовыми точками.

Профессор Брюс Андерсон, эволюционный эколог из Университета Стелленбоша и первый автор статьи, заявляет, что их находка подтверждает идею конкурентного удаления пыльцы у растений.

"Цветки, посещаемые колибри, откладывают пыльцу на их клювы, но места для этого очень мало. Цветки эволюционировали катапультный механизм, при котором пыльца "выстреливается" в клюв. Сила баллистических зерен сбивает ранее отложенные зерна растений-конкурентов, позволяя цветку разместить свои зерна на более чистом клюве, тем самым увеличивая свои шансы на репродуктивный успех".

Демонстрация эффективного удаления пыльцы с помощью "взрыва" цветка стала бы первым свидетельством того, что конкуренция "самец-самец" могла способствовать эволюции этого признака.

Для Андерсона это открытие показывает, что растения могут конкурировать друг с другом ранее невообразимыми способами.

"До недавнего времени никто не думал искать подобные структуры у растений. Цветки одной особи никогда не взаимодействуют напрямую с цветками другой при спаривании. Это затрудняет для цветка манипуляцию мужскими гаметами других цветков, как это могут делать животные".

Однако манипуляция гаметами может происходить не на других цветках, а на опылителях.

"Представьте опылителя, прибывающего к цветку, покрытого пыльцой конкурентов с ранее посещенных растений. Цветку может быть трудно разместить свою пыльцу, потому что все место занято зернами конкурентов. Более того, даже если ему это удастся, его шансы на репродуктивный успех могут быть низкими, так как его пыльце придется конкурировать со всей остальной за доступ к семяпочкам следующего посещенного цветка. Так что же может сделать цветок? Как и животные с "украшениями" на пенисе, он может развить стратегии по очистке опылителя от зерен конкурентов перед размещением своих".

Профессор Винисиус Брито, ботаник из Федерального университета Уберландии (Бразилия) и соавтор, отмечает, что ранее взрывное раскрытие цветка считалось механизмом, который в первую очередь помогает разместить пыльцу на опылителе или даже напугать его, заставив лететь к новым растениям, тем самым рассеивая пыльцу на большие расстояния.

"Наши данные, однако, предполагают, что этот механизм может фактически вытеснять пыльцу с предыдущих цветков, повышая репродуктивный успех самца за счет усиления конкуренции за пространство на телах опылителей".