Грибоядные мухи опылили паразитирующие на грибах орхидеи в обмен на увядшие цветки

Японский ботаник обнаружил, что паразитирующая на грибах орхидея Gastrodia foetida вступила во взаимовыгодное сотрудничество с грибоядными мухами-дрозофилами Drosophila bizonata. Обычно гастродии обманом привлекают опылителей, имитируя запах гниющей органики, в которую те могли бы отложить яйца, но не предоставляя подходящей пищи для развития личинок. G. foetida также производит затхлый запах — однако, в отличие от родственных видов, она ведет себя с опылителями честно, предлагая им в качестве награды увядающие мясистые цветки — субстрат для откладки яиц и корм для личинок. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Ecology.

Многие растения обманывают опылителей с помощью цветков, которые выглядят и пахнут как падаль, навоз, грибы или разлагающаяся органика. Насекомые слетаются на такие цветки, чтобы поесть или отложить яйца, однако вместо этого получают только груз пыльцы, которую затем переносят на другое растение этого же вида без какого-либо вознаграждения за свой труд. Подобную уловку используют, например, микогетеротрофные (то есть паразитирующие на грибах) орхидеи Gastrodia similis и G. pubilabiata. Их цветки пахнут гниющими фруктами, благодаря чему привлекают самок мух-дрозофил, которые ищут, где отложить яйца. В результате насекомые переносят поллинии гастродий с одного цветка на другой, причем без всякой выгоды для себя, поскольку цветочные ткани не подходят для откладки яиц и развития личинок.

Однако японский ботаник Кэндзи Суэцугу (Kenji Suetsugu) из Университета Кобе предположил, что некоторые гастродии ведут себя с насекомыми более честно. В центре его внимания оказался вид Gastrodia foetida, который распространен на юге Японии и, возможно, на Тайване. Подобно другим представителям рода, эта орхидея получает питательные вещества от грибов и сама не фотосинтезирует. Исследователь обратил внимание, что цветки G. foetida пахнут затхлостью и гниением, что может привлекать насекомых, которые откладывают яйца в грибы. При этом цветки данной орхидеи состоят из сочных мясистых тканей, которые начинают разлагаться через несколько дней после опыления, так что теоретически личинки опылителей могли бы развиваться, питаясь ими.

Чтобы проверить эту идею, Суэцугу отправился на остров Яку, где в течение трех весенних сезонов проводил наблюдения за G. foetida и ее потенциальными опылителями. В общей сложности ему удалось заметить на цветках этой орхидеи 145 дрозофил (Drosophila), десять неопознанных мух-горбаток (Phoridae) и 14 муравьев Paratrechina flavipes. Иногда на растения также садились более крупные двукрылые, однако они не могли пролезть внутрь их цветков. Исследователь определил пол 50 дрозофил, посещавших G. foetida: 28 из них оказались самцами, а 22 — самками. В то же время поллинии орхидеи уносили с собой почти исключительно женские особи (в 16 случаях из 17).

Вероятно, самцы дрозофил садятся на цветки орхидеи, чтобы встретить здесь самок, но почти никогда не забираются внутрь и вносят минимальный вклад в опыление. Напротив, самки, которые ищут место для откладки яиц, залезают внутрь цветков и на несколько минут оказываются заперты внутри них. За это время к верхней части их груди прикрепляются поллинии, которые они, выбравшись наружу, переносят на другие цветки. Среди дрозофил, переносивших пыльцу , оказались виды Drosophila rufa (их личинки питаются в основном гниющими фруктами), а также D. bizonata и D. brachyrefros, потомство которых развивается в грибах. Поскольку другие насекомые не уносили на себе поллинии этой орхидеи (вероятно, из-за их размера эти структуры к ним не прикреплялись), можно сделать вывод, что она специализирована на опылении дрозофилами — точнее, их самками.

Суэцугу заметил, что дрозофилы регулярно откладывали яйца на лабеллум и в трубку околоцветника G. foetida. При этом когда исследователь осмотрел 20 увядших цветков этого вида, которые остались неопыленными, то нашел яйца или личинки мух только в двух из них. По словам автора, в большинстве случае насекомые, столкнувшись с растениями, которые имитируют субстрат для откладки яиц, в конце концов осознают обман и воздерживаются от откладки яиц в неподходящем для этого месте. Однако некоторые растения, например, отдельные виды кирказонов (Aristolochia), обзавелись мясистыми цветками, которые, после того как завянут, могут послужить отличной пищей для личинок опылителей. В таких случаях насекомым выгодно откладывать яйца в цветки, которые они посещают — а возможность обеспечить будущее потомство кормом служит для них наградой за опыление (явление, при котором растения в качестве платы за опыление предоставляют насекомым место и ресурсы для размножения, известно как ясельное опыление (nursery pollination)). Вероятно, как изначально и предполагал автор, G. foetida относится к числу таких растений.

Внутри увядших цветков орхидей Суэцугу часто видел личинок дрозофил. При этом примерно через три-четыре дня после опыления и откладки яиц увядшие лабеллум и трубка околоцветника орхидеи отваливались от завязи и падали на землю. Несколько цветков с яйцами и личинками дрозофил исследователь поместил в индивидуальные контейнеры и проинкубировал в лабораторных условиях. Личинки развивались, питаясь тканями цветка, через неделю окукливались, а еще через неделю превращались во взрослых особей. В общей сложности в лаборатории вывелось 73 дрозофилы, 58 из которых относились к виду D. bizonata, а 10 — к виду D. rufa (остальных особей определить не удалось). Судя по всему, именно первый вид следует считать основным опылителем G. foetida. Хотя D. bizonata предпочитают откладывать яйца на грибы, орхидее удается приманивать их на свои цветки за счет запаха и химического сходства с грибами, на которых паразитирует это растение.

Таким образом, орхидея G. foetida привлекает дрозофил D. bizonata запахом, который напоминает запах грибов. При этом она, в отличие от родственных видов, не обманывает насекомых, а предоставляет им в награду свои увядающие цветки — подходящий субстрат для откладки яиц и пищу для личинок. Это первый пример ясельного опыления среди орхидей и микогетеротрофных растений. По мнению автора, отношения орхидеи и мухи можно считать мутуалистическими. Тем не менее, это факультативный мутуализм, поскольку, хотя успех опыления гастродий зависит от дрозофил D. bizonata, сами дрозофилы также могут откладывать яйца в ткани разнообразных видов грибов.

Несколько лет назад ботаники обнаружили новый вид орхидей из рода Gastrodia в тропических лесах Мадагаскара. Он получил название Gastrodia agnicellus. Подобно родственным видам большую часть жизни это растение проводит под землей, а его мелкие буроватые цветки скрыты в опавшей листве деревьев. По мнению первооткрывателя, эта орхидея — одна из наименее красивых в мире.