Женские соцветия однопокровниц оказались могилами для грибных комаров и яслями для их личинок

Женские соцветия однопокровниц Arisaema thunbergii оказались не только смертельными ловушками для опылителей, но и яслями для их личинок. Обычно эти растения привлекают грибных комаров Leia ishitaii запахом грибов, заставляя переносить пыльцу без какой-либо награды. При этом из мужских соцветий насекомые могут выбраться через специальное отверстие, а в женских погибают. Тем не менее опылители все-таки получают свою выгоду от этих взаимоотношений: они откладывают яйца в соцветия однопокровниц — и развивающиеся личинки питаются разлагающимися тканями этих растений. Как отмечается в статье для журнала Plants, People, Planet, это еще один пример редкой стратегии, которая известна как ясельное опыление.

По оценкам ботаников, от четырех до шести процентов всех цветковых растений добиваются опыления с помощью хитрости. Они заманивают насекомых, имитируя пищу, партнера для спаривания или место для откладки яиц, однако не дают им взамен никакой награды. К числу таких обманщиков относятся около двухсот видов однопокровниц (Arisaema) из семейства ароидных (Araceae). Эти растения опыляются самцами грибных комаров (Mycetophilidae) и детритниц (Sciaridae), которых они привлекают запахом конспецифичных самок. При этом отдельные представители рода, например, A. sikokianum и A. thunbergii, вероятно, полагаются на запах грибов.

Соцветия однопокровниц напоминают трубки и изнутри покрыты воском, так что опылителям непросто выбраться из них. При этом представители большинства видов этого рода двудомны, то есть мужские и женские цветки у них располагаются на разных растениях. Если насекомое окажется в плену у мужской особи, оно испачкается в пыльце и через какое-то время выберется на волю через маленькое отверстие в нижней части соцветия. Никакого нектара в награду оно не получит. Однако у женских соцветий таких отверстий нет. Попавшие в них опылители оставляют пыльцу на рыльцах цветков, после чего погибают. Вероятно, женские особи однопокровниц не выпускают насекомых, чтобы повысить эффективность опыления. Для сравнения, хотя некоторые другие растения подолгу держат опылителей внутри цветков или соцветий, все они в конце концов дают им свободу.

Японский ботаник Кэндзи Суэцугу (Kenji Suetsugu) из Университета Кобе, который уже несколько лет занимается изучением однопокровниц, решил больше узнать об их взаимоотношениях с опылителями. Он предположил, что некоторые виды из рода Arisaema практикуют так называемое ясельное опыление — то есть в обмен на перенос пыльцы обеспечивают насекомых местом и ресурсами для размножения. В случае однопокровниц наградой для опылителей, вероятно, служит возможность отложить яйца в ткани мясистого отростка, который впоследствии послужит пищей развивающимся личинкам.

Чтобы проверить данную идею, Суэцугу и его коллеги сосредоточили внимание на виде A. thunbergii, который распространен в широколиственных лесах на западе Японии. Его соцветия обладают длинными нитевидными отростками, которые, как уже упоминалось выше, издают грибной запах и привлекают мелких грибоядных двукрылых. В то же время основания таких отростков утолщенные и мясистые, что в теории делает их подходящей пищей для личинок.

В феврале-марте 2021-2023 годов исследователи выбрали 62 соцветия A. thunbergii (39 мужских и 23 женских) и закрыли выходы из мужских соцветий с помощью ватки. Затем они собрали всех оказавшихся в ловушке и погибших опылителей. Как и ожидалось, чаще всего данный вид однопокровниц посещали грибные комары и детритницы. Эти насекомые достаточно малы, чтобы выбраться через отверстие в основании мужского соцветия и отправиться опылять женское. А основным опылителем данного вида растений оказались грибные комары Leia ishitaii.

Разбирая останки насекомых, Суэцугу и его коллеги обнаружили в мужских и женских соцветиях однопокровниц яйца и личинок грибных комаров. После этого они поместили каждое соцветие в отдельный пластиковый контейнер, закрытый пропускающей воздух сеткой. Кроме того, в выборку добавили еще 44 мужских соцветия, выходные отверстия в которых не были закрыты. Наблюдая за развитием комариных личинок, авторы заметили, что те кормятся разлагающимися тканями соцветия и растущим на них мицелием, но не трогают семязачатки — иными словами, в естественных условиях они бы съели только отмирающие ткани соцветия и не помешали растению оставить потомство. В течение четырех недель по крайней мере из 15 соцветий A. thunbergii, десяти мужских (с закрытым и открытым выходом) и пяти женских, появились на свет 69 взрослых грибных комаров L. ishitaii. Из них 23 развились в единственном мужском соцветии.

Результаты исследования демонстрируют, что однопокровницы A. thunbergii (и, возможно, некоторые другие виды рода) действительно полагаются на ясельное опыление. Они привлекают грибных комаров L. ishitaii запахом, а те откладывают яйца в основание отростка мужских и женских соцветий. При этом мужское соцветие опылители впоследствии покидают, а в женском, как правило, находят свою гибель. Впрочем, отдельным особям, похоже, все-таки удается сбежать. В пяти мужских соцветиях, выход из которых был запечатан ваткой (что делало их аналогом женских соцветий), развились 44 грибных комара, однако в них не было найдено ни одного трупа их сородичей. Таким образом, насекомые проникли внутрь этих соцветий, отложили яйца и благополучно улетели. В заключение авторы отмечают, что взаимоотношения A. thunbergii и L. ishitaii пока нельзя назвать взаимовыгодным сотрудничеством (поскольку гибель в соцветиях-ловушках снижает приспособленность грибных комаров — а комары могут размножаться не только в однопокровницах), но два вида, вероятно, находятся на пути к нему.

Ранее Кэндзи Суэцугу обнаружил ясельное опыление у орхидей Gastrodia foetida. Эти растения привлекают грибоядных дрозофил Drosophila bizonata запахом гниющей органики и позволяют отложить яйца в увядающие мясистые лепестки, которые станут кормом для вылупившихся личинок.