Японские однопокровницы отрастили удочки для привлечения опылителей

Соцветия однопокровниц Arisaema (thunbergii) urashima заканчиваются длинными нитевидными отростками. Японские ботаники выяснили, что эти необычные структуры привлекают основных опылителей этих растений — грибных комаров из рода Mycetophila. Правда, конкретный механизм пока остается неизвестным. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Ecology.

Большинство цветковых растений привлекают опылителей, полагаясь на яркие цвета и сильные запахи. Однако некоторые из них вдобавок к этому обзавелись необычными структурами, которые повышают вероятность переноса пыльцы. Например, над соцветиями кубинских лиан Marcgravia eveni располагаются сильно вогнутые листья, напоминающие глубокую тарелку. Они отражают эхолокационные сигналы нектароядных листоносов Лича (Monophyllus redmani), помогая им найти цветки этих растений в густом лесу (чтобы больше узнать о взаимоотношениях растений и их опылителей, пройдите наш тест «Для кого он цветет?»).

Еще один пример такого рода представляют некоторые виды однопокровниц (Arisaema), кирказонов (Aristolochia) и такк (Tacca). На их соцветиях или цветках располагаются длинные нитевидные отростки, которые порой опускаются до земли. Предполагается, что они помогают этим растениям привлекать опылителей — грибных комаров и других грибоядных двукрылых. Такие насекомые летают неохотно, однако, двигаясь по длинному отростку, они могут пешком добраться до цветков и опылить их. Впрочем, хотя эта гипотеза и была высказана более ста лет назад, никто до сих пор так и не проверил ее на практике.

Команда ботаников под руководством Кэндзи Суэцугу (Kenji Suetsugu) из Университета Кобе исправила это упущение. Исследователи сосредоточили внимание на однопокровнице Arisaema (thunbergii) urashima, которая произрастает только в Японии и опыляется грибоядными двукрылыми, в первую очередь грибными комарами из рода Mycetophila. Фертильные цветки этого растения располагаются в нижней части соцветия-початка, в то время как стерильная верхняя заканчивается нитевидным отростком длиной 40-60 сантиметров. Этот отросток немного напоминает удочку, поэтому вид получил латинское название в честь рыбака Урасима Таро, персонажа японской легенды (из этой же легенды взято имя для астероида Рюгу). 

Суэцугу и его коллеги решили выяснить, как удаление нитевидного отростка скажется на способности A. urashima привлекать опылителей. Для этого они провели эксперименты с дикорастущими представителями данного вида. У некоторых из них они полностью отрезали стерильную часть початка; у других удалили только нитевидный отросток; а у третьих оставили початок в нетронутом виде. После этого авторы подсчитали количество насекомых, посещавших соцветия.

Примерно в половине случаев на соцветия A. urashima прилетали грибные комары (Mycetophilidae), причем 70,5 процента из них принадлежали к роду Mycetophila. Среди других опылителей исследователи отметили детритниц (Sciaridae) и плодовых мушек (Drosophilidae). Все эти насекомые достаточно малы, чтобы выбраться из мужского соцветия однопокровницы через отверстие в его основании и отправиться опылять женское соцветие.

Согласно предыдущему исследованию Суэцугу и его коллег, многие виды однопокровниц, включая A. angustatum и A. peninsulae, привлекают самцов конкретных видов грибных комаров и детритниц, имитируя запах их самок. Однако на соцветия A. urashima прилетало примерно поровну самцов и самок грибных комаров Mycetophila. Таким образом, это растение, вероятно, привлекает опылителей, имитируя грибной запах, который воспринимается человеческим носом (кроме того, основание стерильной части напоминает плодовое тело гриба). В пользу этого также говорит тот факт, что A. urashima посещают разнообразные виды двукрылых. Следует отметить, что никакого нектара опылители однопокровниц в награду не получают — более того, они могут погибнуть, оказавшись в ловушке внутри женского соцветия.

Экземпляры A. urashima без стерильной части початка и экземпляры без нитевидного отростка привлекали намного меньше основных опылителей — грибных комаров из рода Mycetophila (p<0,001 и p<0,05 соответственно). При этом другие насекомые реже посещали соцветия лишь при полном удалении стерильной части (p<0,01), имитирующей гриб запахом и внешним видом. Результаты свидетельствуют, что нитевидный отросток неким специфическим образом привлекает грибных комаров из рода Mycetophila.

Исследователи также обнаружили, что у экземпляров A. urashima без нитевидного отростка хуже завязываются плоды и семена (p < 0,01 и p < 0,001 соответственно). Таким образом, хотя однопокровницы с удаленной нитью продолжают привлекать разнообразных насекомых, для успешного опыления этим растениям необходимы представители рода Mycetophila. Интересно, что из-за мелких размеров и слабых способностей к полету грибные комары считаются не слишком эффективными опылителями. Тем не менее, во влажном тенистом подлеске, где растут A. urashima, грибные комары очень многочисленны — а значит, этим растениям выгодно на них полагаться.

Суэцугу и его соавторам удалось доказать, что A. urashima привлекают опылителей с помощью нитевидного отростка. Однако как именно они это делают, пока остается неясным. Возможно, как и предполагалось ранее, нить служит мостиком для плохо летающих грибных комаров. Согласно альтернативным гипотезам, он играет роль визуального сигнала или способствует распространению грибного запаха. Чтобы проверить, какая из этих идей верна, исследователи планируют провести дополнительные эксперименты, заменив нитевидный отросток однопокровницы искусственным аналогом и проверив, как это скажется на эффективности опыления.

Однопокровница — далеко не единственное растение, которое притворяется грибом. А среди грибов есть виды, имитирующие цветки. Попробуйте отличить первые от вторых в нашем тесте «Цветущий вид».

Сергей Коленов