Паразитические растения используют необычный метод распространения семян

Три вида нефотосинтезирующих растений в основном полагаются на сверчков-верблюжков для распространения своих семян, согласно новому исследованию доцента Кендзи Суэцугу (Университет Кобе). Результаты опубликованы 9 ноября в онлайн-издании New Phytologist.

Большинство нефотосинтезирующих растений имеют очень мелкие семена, которые могут разноситься ветром. Однако некоторые бесхлорофилльные растения растут в темном подлеске лесов и отказались от зависимости от ветра. В этом исследовании профессор Суэцугу изучил метод распространения семян трех таких растений: Yoania amagiensis, Monotropastrum humile и Phacellanthus tubiflorus. Он идентифицировал сверчка-верблюжка как их основного распространителя семян — это первое свидетельство использования сверчков-верблюжков для распространения семян у цветковых растений.

Наиболее известный пример насекомых-переносчиков — муравьи, но они не едят семена, а переносят их в челюстях. Насекомые, переносящие семена, поедая их, встречаются очень редко. Один из примеров — новозеландский уэта, но это особый случай: обычно эту роль выполняют млекопитающие, но в Новой Зеландии единственные местные млекопитающие — летучие мыши.

Исследование проводилось в городе Фудзи (префектура Сидзуока), где изучались методы распространения семян трех видов нефотосинтезирующих растений. Было обнаружено, что птицы и млекопитающие, обычно ответственные за перенос таких семян, не проявляли интереса к плодам этих растений. В то же время беспозвоночные, особенно сверчки-верблюжки, регулярно поедали плоды. Однако поедание плодов отличается от роли переносчика — семена также должны сохраняться неповрежденными в экскрементах. Исследователи поймали сверчков-верблюжков, проверили, выделяют ли они семена целиком, и обнаружили множество неповрежденных семян.

Три изученных вида растений (Y. amagiensis, M. humile и P. tubiflorus) являются нефотосинтезирующими. Они могут выживать в совершенно темной среде обитания и в основном встречаются на лесной подстилке, куда не проникает солнечный свет. В среде обитания изученных видов очень ограниченное движение ветра, поэтому растениям необходимо было развить плоды и полагаться на животных-переносчиков. Однако у этих паразитических видов нет лишних ресурсов, чтобы создавать привлекательные, богатые питательными веществами плоды для птиц и млекопитающих. Следующий лучший вариант — использовать бродячих насекомых, которые будут поедать низкокачественные плоды. (Японская полевая мышь, популярный переносчик семян, заметила эти плоды, но не пыталась их съесть.)

Насекомых ранее не рассматривали как внутренних переносчиков семян, поскольку из-за малого размера их тел и челюстей считалось, что они разжевывают семена. Однако семена нефотосинтезирующих растений чрезвычайно малы, поэтому могут проходить через пищеварительную систему неповрежденными.

Y. amagiensis, M. humile и P. tubiflorus принадлежат соответственно к семействам Вересковые (Ericaceae), Орхидные (Orchidaceae) и Заразиховые (Orobanchaceae). Это очень разные виды, и каждый из них независимо в ходе эволюции отказался от фотосинтеза. Другими словами, три неродственных нефотосинтезирующих растения независимо друг от друга развили зависимость от насекомых-переносчиков для распространения семян. Это говорит о том, что эволюционный шаг отказа от фотосинтеза (и сопутствующие ему характеристики — малый размер семян, переход в темный лесной подлесок с неэффективным распространением ветром) позволил им занять уникальную биологическую нишу.

Эти результаты показывают, что эволюционный шаг потери фотосинтеза — это не просто утрата функций из-за потери хлоропластов: он кардинально меняет взаимоотношения растения с другими организмами. Продолжая изучать растения, которые не фотосинтезируют, мы планируем прояснить изменения, произошедшие в процессе принятия крайнего решения отказаться от фотосинтеза.