Пахнущие самками соцветия однопокровниц стали смертельными ловушками для опылителей-самцов

Соцветия женских особей однопокровниц, растений из семейства ароидных, являются смертельными ловушками для опылителей. Попав внутрь, насекомые оставляют принесенную пыльцу на рыльцах цветков и, не найдя выхода, погибают. Японский ботаник Кэндзи Суэцугу предположил, что однопокровницы привлекают опылителей-самцов, имитируя запах самок. Это объясняет, почему внутри ловушек исследователи находят почти исключительно самцов. Кроме того, такая стратегия позволяет разным видам однопокровниц специализироваться на разных видах опылителей, что обеспечивает репродуктивный барьер и способствует быстрому видообразованию. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Plants, Planet, People.

Цветки и соцветия некоторых растений представляют собой хитроумные ловушки, попав в которые, насекомые подолгу не могут выбраться наружу. Подобные адаптации помогают повысить эффективность опыления. В качестве примера можно привести представителей рода кирказонов (Aristolochia). Когда цветки этих растений находятся в женской фазе, они приманивают опылителей запахом падали или разлагающихся растительных остатков. Заинтересовавшееся насекомое проникает внутрь цветка и оказывается в трубчатом околоцветнике, который изнутри покрыт направленными вперед волосками. Они позволяет жертве идти вперед, но не дают выползти обратно. В результате опылитель добирается до рыльца пестика и оставляет на нем пыльцу. После этого цветок переходит в мужскую фазу и нагружает насекомое новой порцией пыльцы. Через какое-то время волоски в околоцветнике засыхают, позволяя опылителю выбраться на свободу и отправиться к следующему кирказону.

Подавляющее большинство растений с цветками-ловушками отпускают насекомых из плена спустя несколько часов, после того как те оставят принесенную пыльцу и наберут новую ее порцию. Однако из этого правила есть одно исключение. Речь об однопокровницах (Arisaema), представителях семейства ароидных (Araceae), которые опыляются грибными комарами (Mycetophilidae) и детритницами (Sciaridae). Оказавшись внутри напоминающего трубку соцветия однопокровницы, эти насекомые пытаются выбраться наружу, ориентируясь на свет, но становятся жертвами оптической иллюзии. Нижняя часть покрывала соцветия окрашена ярче, чем верхняя, из-за чего опылители принимают ее за выход и в результате спускаются к цветкам однопокровницы. Помимо этого, внутренняя поверхность соцветия покрыта скользким воском, который не позволяет комарам и детритницам вылезти наружу (такая же особенность характерна для кувшинчиков хищных растений непентесов (Nepenthes) и саррацений (Sarracenia)).

Многие виды однопокровниц двудомны, то есть мужские и женские цветки у них располагаются на разных растениях (при этом растение может менять пол в зависимости от возраста, размера и условий окружающей среды). Если насекомое попало в ловушку к мужской особи однопокровницы, оно перепачкается пыльцой и в конце концов выберется наружу через маленькое отверстие в основании соцветия. Однако у женских соцветий таких отверстий нет. Это делает их смертельными ловушками для опылителей, которые оставляют пыльцу на рыльцах цветков, после чего погибают. Зачем однопокровницам убивать опылителей, пока остается неясным. Возможно, когда насекомое безуспешно пытается покинуть соцветие, оно эффективнее опыляет цветки.

Японский ботаник Кэндзи Суэцугу (Kenji Suetsugu) из Университета Кобе решил выяснить, как однопокровницам удается заманивать насекомых в соцветия-ловушки, учитывая, что никакой награды опылителям они не предоставляют. Традиционно считалось, что эти растения имитируют грибной запах, который привлекает комаров и детритниц, откладывающих яйца в грибы (многие другие цветки также притворяются грибами ради опыления, подробнее о них можно узнать из нашего теста «Цветущий вид»). Кроме того, верхняя часть початка однопокровниц по форме немного напоминает гриб. В пользу этой гипотезы также говорит тот факт, что внутри соцветий вида A. sikokianum исследователи находили примерно тех же насекомых, что и на грибах Ganoderma applanatum.

Однако растения, имитирующие грибы, как правило, издают сильный запах, который хорошо различим человеческим носом, а соцветия большинства видов однопокровниц почти не пахнут. Это заставило исследователя усомниться в том, что однопокровницы действительно подражают грибам. Возможно, так поступают лишь отдельные их виды, такие как A. sikokianum.

Суэцугу также обратил внимание, что на Японских островах произрастает 64 вида и подвида однопокровниц, 58 из которых являются эндемиками архипелага. В основном они принадлежат к группе видов Pistillata. Хотя эксперименты показывают, что некоторые японские виды однопокровниц могут скрещиваться между собой, в природе этого не происходит, даже если они растут рядом. Предыдущие исследования свидетельствуют, что репродуктивный барьер между разными видами однопокровниц поддерживается за счет того, что они привлекают разные виды опылителей. Например, в соцветиях A. angustatum исследователи нашли в основном грибных комаров Cordyla murina, а в соцветиях A. peninsulae — насекомые из родов Brevicornu и Mycetophila. Интересно, что это были почти исключительно самцы.

По мнению Суэцугу, однопокровницы, за исключением отдельных видов, не подражают грибам. Вместо этого они привлекают самцов грибных комаров и детритниц, имитируя запах их самок. Это объясняет, почему каждый вид однопокровниц приманивает всего один-два определенных вида насекомых. Такая стратегия поддерживает репродуктивную изоляцию между существующими видами и способствует быстрому появлению новых. Вероятно, именно благодаря этому в Японии появились и уживаются так много видов однопокровниц. Достичь этого, производя грибной запах, было бы невозможно. Интересно, что ранее похожий механизм опыления был описан для орхидей Pterostylis, которые также приманивают насекомых-самцов запахом самок и запирают их в цветках-ловушках (правда, не смертельных).

Ранее мы рассказывали о других исследованиях Кэндзи Суэцугу. Например, ему вместе с коллегой удалось доказать, что цветки популярных комнатных растений Aspidistra elatior имитируют грибы и опыляются грибными комариками. Кроме того, ученый выяснил, что семена паразитических растений Balanophora yakushimensis распространяются перелетными птицами.

Сергей Коленов