Пиво и сыр помогли японским ботаникам уличить пещерных кузнечиков в распространении семян ринхотехума

Японские ботаники установили, что ринхотехум Rhynchotechum discolor из семейства геснериевых расселяется за счет пещерных кузнечиков, которые поедают его плоды и выводят семена с пометом. Это первый за пределами Новой Зеландии пример полностью автотрофного растения, распространяющегося проглотившими его семена насекомыми. Как отмечается в статье для журнала Plants, People, Planet, чтобы разобраться в экологических взаимоотношениях R. discolor и пещерных кузнечиков, исследователям пришлось воспользоваться автоматической камерой, ловить насекомых с помощью приманки из пива и прохладительных напитков и скармливать им смешанный с семенами сыр.

В отличие от многих позвоночных животных, большинство насекомых слишком малы, чтобы целиком проглатывать семена и переносить их в желудочно-кишечном тракте (то же верно и для многих других наземных беспозвоночных). Это ограничивает их роль в распространении растений путем эндозоохории. Тем не менее, из данного правила есть несколько исключений.

Во-первых, насекомые распространяют проглоченные семена отдельных видов гетеротрофных растений, которые не производят или почти не производят хлорофилла и по крайней мере на некоторых этапах жизненного цикла получают всю или значительную часть необходимых для жизни веществ, паразитируя на других растениях или на грибах. Например, жуки помогают расселяться желтому подладаннику (Cytinus hypocistis), а пещерные кузнечики (Rhaphidophoridae) — пучкоцветам Phacellanthus, орхидеям Yoania и вертляницевидкам Monotropastrum (в расселении последних помимо этого участвуют тараканы и уховертки — а также мокрицы, которые относятся не к насекомым, а к равноногим ракообразным). Все эти растения производят привлекающие насекомых плоды с сочной мякотью и семенами, которые напоминают пылинки и без повреждений проходят через желудочно-кишечный тракт мелких беспозвоночных (эта особенность семян гетеротрофных растений связана с тем, что во время прорастания они получают все необходимое от других растений или грибов и потому не нуждаются в собственных запасах питательных веществ). Во-вторых, некоторые полностью автотрофные растения из Новой Зеландии, где отсутствуют аборигенные наземные млекопитающие, расселяются эндозоохорией с помощью уэта — прямокрылых насекомых, крупные виды которых занимают на этом архипелаге ниши грызунов.

Японские ботаники Кэндзи Суэцугу (Kenji Suetsugu) из Университета Кобе и Хирокадзу Цукая (Hirokazu Tsukaya) из Токийского университета обнаружили, что полностью автотрофные растения, семена которых которых распространяются насекомыми путем эндозоохории, есть не только в Новой Зеландии. В центре внимания исследователей оказались ринхотехумы (Rhynchotechum) из семейства геснериевых (Gesneriaceae). Все 16 видов данного рода, распространенного в тропиках и субтропиках от Азии до Новой Гвинеи, производят ягоды белого цвета с сотнями эллипсоидных семян длиной около 0,3 миллиметра. Поскольку плоды и семена ринхотехумов напоминают плоды и семена пучкоцветов и вертляницевидок — растений, которые распространяются в основном с помощью пещерных кузнечиков, Суэцугу и Цукая предположили, что представители рода Rhynchotechum также пользуются услугами этих прямокрылых для расселения. В пользу данной идеи также свидетельствовали опавшие ягоды вида R. discolor со следами кормления насекомых, найденные авторами в лесах японского острова Амамиосима.

На следующем этапе Суэцугу и Цукая разместили рядом с тремя экземплярами R. discolor по одной ловушке для пещерных кузнечиков с приманкой из смеси пива и безалкогольного напитка Calpis. В них попались 12 особей D. gigas, пять особей N. bimaculatus и три — N. politus. Пойманных насекомых в течение 96 часов держали в индивидуальных пластиковых контейнерах, при этом их помет собирали и анализировали под микроскопом. В испражнениях пяти кузнечиков (трех D. gigas, одного N. bimaculatus и одного N. politus) удалось обнаружить многочисленные неповрежденные семена ринхотехумов: в среднем по 36,7 у D. gigas, 11 у N. bimaculatus и 27 у N. politus.

В ходе дополнительного эксперимента авторы в лабораторных условиях давали пещерным кузнечикам D. gigas и N. bimaculatus и сенокосцам N. okinawaensis смешанные с сыром семена R. discolor. В исследовании участвовали по восемь, четыре и двенадцать представителей каждого вида соответственно. Проанализировав помет подопытных беспозвоночных, ученые обнаружили, что пещерные кузнечики вывели большую часть проглоченных семян из организма в неповрежденном виде (78,7 процента для D. gigas и 44,9 процента для более мелкого N. bimaculatus). При этом 19,4 процента проглоченных D. gigas и 6,8 процента проглоченных N. bimaculatus семян R. discolor удалось прорастить на минеральной вате, которую регулярно поливали, не внося при этом никаких удобрений. Для сравнения, среди извлеченных из плодов и помещенных на вату семян данного растения проросли 35,9 процента. В то же время в помете сенокосцев N. okinawaensis неповрежденных семян не оказалось.

Результаты исследования свидетельствуют, что пещерные кузнечики являются эффективными распространителями семян ринхотехума R. discolor на острове Амамиосима (хотя и не единственными: помимо них эту функцию, скорее всего, также выполняют птицы, такие как бледные дрозды (Turdus pallidus)). При этом более крупные их виды справляются с данной задачей лучше мелких. Как отмечают Суэцугу и Цукая, это первый известный пример полностью автотрофного растения, которое распространено в регионе с аборигенной фауной млекопитающих, но использует насекомых в качестве основных распространителей проглоченных семян. Возможно, эти беспозвоночные, в первую очередь прямокрылые, участвуют в расселении растений путем эндозоохории намного чаще, чем считалось ранее. Кроме того, выводы исследователей заставляют задуматься, что пылевидные семена могут быть адаптацией не только к гетеротрофному образу жизни, как считалось прежде, но и к распространению насекомыми путем эндозоохории.

Ранее Кэндзи Суэцугу и его коллега Хирому Хашиваки выяснили, что семена причудливого паразитического растения Balanophora yuwanensis распространяют редкие лазающие зайцы (Pentalagus furnessi) — эндемики японских островов Амамиосима и Токуносима. Они поедают соплодия баланофор и сочные вегетативные части вокруг них, а затем разносят их семена с пометом. Кроме того, в распространении семян B. yuwanensis участвуют птицы.