Цветки с двусторонней симметрией быстро сориентировались после переворота

Способность цветка вернуться в прежнее положение после повреждения или изменения положения в пространстве зависит от типа его симметрии, сообщается в New Phytologist. Двусторонне-симметричные цветки в большинстве своем могут восстановить нужную ориентацию, а имеющие звездчатую форму редко обладают такой способностью. Вероятно, это связано с тем, что для успешного опыления двусторонне-симметричный цветок должен находиться в определенном положении, а для прочих оно не так важно.

Чтобы животное-опылитель перенесло пыльцу с одного цветка на другой, необходимо, чтобы элементы этого цветка (тычинки и так далее) занимали определенные положения друг относительно друга. Например, если нектарники будут расположены ко входу ближе, чем пыльники, то до вторых опылитель вряд ли доберется, так как ему нужна не пыльца, а нектар. Не менее важно место пестиков в цветке: если они повернуты неправильно, они могут не соприкоснуться с теми частями тела опылителя, на которых есть пыльца. Имеет значение и положение всего цветка: если опылитель не заметит его или не распознает как подходящий объект, переноса пыльцы не произойдет.

Особенно большую роль ориентация играет для двусторонне-симметричных — зигоморфных цветков, присущих бобовым, орхидеям, аконитам и другим. У них можно отличить левую и правую часть, верх и низ. Цветки некоторых орхидей имитируют самок определенных видов насекомых-опылителей, и возможно, что самец не среагирует на такой цветок, если он будет перевернут. У актиноморфных цветков (как у тюльпана, капусты или магнолии), через которые можно провести больше одной плоскости симметрии, верх и низ не отличаются, и их положение в пространстве должно быть не так критично.

Поэтому Уильям Скотт Армбрустер (William Scott Armbruster) из Портсмутского университета и Натан Мучала (Nathan Muchhala) из Университета Миссури-Сент Луис предположили, что способность растений восстанавливать изначальное положение цветков или их отдельных частей после несмертельного повреждения (например, по растению кто-то прошелся или погнул его) зависит от типа симметрии цветка: у зигоморфных она развита сильнее, у актиноморфных — слабее.

Они проверили это предположение на 23 видах цветковых растений из Австралии, Европы и обеих Америк. В ряде случаев ботаники наблюдали за тем, что происходит с цветками и соцветиями после того, как их подвинули или помяли в естественной среде. Над несколькими видами ученые сами проводили опыты: вращали или привязывали соцветия, отдельные цветки или их части (тычинки и пестики) так, чтобы те отклонялись от своего естественного положения на 45 или 90 градусов.

Исследователи вычисляли для каждого соцветия или цветка точность опыления (adaptive pollination accuracy) — соответствие положения частей идеальному для данного вида. Эту процедуру проводили до смещения экспериментальных объектов и через несколько часов и суток после него. Те цветки, которые приближались к изначальному положению, восстанавливали свой показатель точности опыления. Если это происходило, то обычно за 1–2 дня, но иногда быстрее.

Как и предполагалось, большинство зигоморфных цветков обладают способностью вернуть свою ориентацию в пространстве или взаимное положение частей внутри себя. Они восстанавливаются различными способами: двигаются индивидуальные цветоножки, ось соцветия в целом, отдельные тычиночные нити, и так далее. Напротив, почти все актиноморфные цветки и их части независимо от возраста оставались смещенными.

Авторы считают, что восстановление положения соцветий, цветков и их частей после насильственного смещения — важная особенность поведения растений, механизмы которой стоит изучить подробнее, в том числе в эволюционном контексте. Например, выяснилось, что чем моложе цветок, тем быстрее и точнее он возвращается в начальное положение. В этом авторы видят эволюционный смысл: молодые цветки, скорее всего, еще не опылены, поэтому для них верная ориентация особенно критична. Кроме того, они предполагают, что у некоторых растений шел отбор на длинные цветоножки потому, что они быстрее могут выгнуться или повернуться в необходимое положение.

Чаще всего растения опыляются насекомыми. Эти животные замечают такие особенности цветков, которые недоступны человеческим органам чувств. Так, шмели ориентируются на распределение запаха по лепесткам одного венчика (оно неравномерно) и на его тепловой узор. По этим и совокупности других признаков насекомые могут выбрать цветок, из которого выгоднее всего взять нектар.

Светлана Ястребова