Подземные дыни спрятались от дикобразов и привлекли запахом трубкозубов

Биологи установили, что основными распространителями семян Cucumis humifructus, африканского растения из семейства тыквенных, являются трубкозубы. Эти млекопитающие по запаху находят развивающиеся под землей плоды С. humifructus, выкапывают их, вскрывают кожуру когтями и вылизывают мякоть. Благодаря тому, что зубы трубкозубов сильно редуцированы, они не повреждают семена растения при поедании плодов, так что те могут выйти из их организма с пометом и прорасти. Для сравнения, если плод С. humifructus съест южноафриканский дикобраз, он разгрызет почти все семена. Как отмечается в статье для журнала Plants, People, Planet, вероятно, C. humifructus переместили плоды под землю, чтобы защитить семена от повреждения дикобразами и другими травоядными и гарантировать, что до них доберутся только трубкозубы.

Трубкозубы (Orycteropus afer), необычные млекопитающие из надотряда афротериев (Afrotheria), широко распространенные в Африке к югу от Сахары, питаются почти исключительно термитами и муравьями. Они разрушают постройки этих общественных насекомых с помощью мощных когтей, после чего слизывают их обитателей длинным языком. Однако существуют свидетельства, что трубкозубы также регулярно поедают плоды Cucumis humifructus из семейства тыквенных (Cucurbitaceae). Это однолетнее растение является близким родственником огурцов и дынь и отличается белыми плодами диаметром пять-восемь сантиметров, которые обладают приятным вкусом и развиваются под землей, на глубине 10-30 сантиметров. В середине XX века зоологи начали находить семена С. humifructus в содержимом кишечника и помете трубкозубов. Ученые пришли к выводу, что эти звери выкапывают плоды данного вида растений, вскрывают их кожуру когтями и слизывают содержимое, после чего выводят проглоченные семена вместе с фекалиями, способствуя их расселению. Была даже высказана гипотеза, что трубкозубы являются основными распространителями семян С. humifructus.

Команда биологов под руководством Стивена Джонсона (Steven D. Johnson) из Университета Квазулу-Натал решила подробнее изучить экологические связи между трубкозубами и С. humifructus. Исследователи предположили, что растение переместило плоды под землю, чтобы защитить их от поедания копытными и грызунами, в первую очередь южноафриканскими дикобразами (Hystrix africaeaustralis). Эти животные обладают хорошо развитыми зубами и при поедании плодов С. humifructus могли бы разгрызть их семена. Однако благодаря тому, что плоды С. humifructus развиваются глубоко под землей, добраться до них могут лишь трубкозубы, зубы которых сильно редуцированы и не способны повредить семена (а привычка этих зверей закапывать собственный помет повышает шансы семян на прорастание).

Чтобы проверить данную идею, Джонсон и его соавторы отправились в центральную часть Намибии. В 2020-2022 году они отметили положение 10 экземпляров С. humifructus во время цветения (к моменту созревания плодов вегетативная часть этого растения зачастую уже отмирает, поэтому для человека найти плоды становится практически невозможным). Когда плоды созрели, исследователи оценили глубину их залегания: она составила 17,2 сантиметра. Авторы также обследовали стебли и корни 18 экземпляров С. humifructus. Оказалось, что корневая система каждого из них берет начало из засохшего помета трубкозубов. Таким образом, С. humifructus, похоже, действительно развиваются исключительно из семян, которые были проглочены трубкозубами и выведены из их организма вместе с фекалиями.

В 2021-2022 годах исследователи отследили взаимоотношения С. humifructus с трубкозубами и другими млекопитающими с помощью автоматических камер. Они установили видеоловушки около экземпляров С. humifructus с созревающими плодами — а также около плодов этого растения, которые закопали под землю на пять сантиметров или оставили на поверхности. В общей сложности за три года авторам удалось получить 390 видеороликов. Чаще всего около плодов С. humifructus появлялись трубкозубы (87 записей) и южноафриканские дикобразы (88 записей). Млекопитающие шести видов обнюхивали плоды, оставленные на поверхности (в результате три плода оказались съедены дикобразами), а семи видов — обнюхивали землю около зарытых плодов. Исследователи зафиксировали 15 случаев, когда трубкозубы раскапывали землю около С. humifructus с созревающими плодами или зарытых плодов этого растения. Всякий раз глубина раскопов составляла 10-30 сантиметров. На дне семи раскопов авторы обнаружили плоды С. humifructus со вскрытой оболочкой и съеденным содержимым. Камеры-ловушки также зафиксировали 14 случаев, когда землю около С. humifructus раскапывали дикобразы, но они не погружались больше, чем на десять сантиметров (и смогли добраться только до плодов, закопанных на небольшую глубину).

Джонсон и его коллеги нашли и изучили пять образцов помета трубкозубов. В среднем в каждом из них было по 2,4 семени С. humifructus. А в местах дефекации трубкозубов авторы обнаружили скопления проростков этого растения. Таким образом, эти звери действительно не повреждают семена С. humifructus и могут эффективно распространять их. Напротив, южноафриканские дикобразы плохо подходят для этой роли. Когда авторы скармливали паре этих грызунов. живущих в неволе, плоды мускатной тыквы (Cucubita moschata), те разгрызали подавляющее большинство семян (из примерно 610 семян, содержавшихся в съеденных плодах, в помете было выявлено всего три неповрежденных семени).

Поскольку находящиеся под землей плоды С. humifructus невозможно заметить с поверхности, скорее всего, трубкозубы находят их по запаху. На видеозаписях, сделанных с помощью камер-ловушек, эти звери действительно активно обнюхивают землю рядом с С. humifructus . Чтобы проверить данную идею, исследователи проанализировали состав летучих веществ, выделяемых спелыми плодами С. humifructus. Оказалось, что это в первую очередь алифатические спирты, альдегиды, кетоны и пиразин. При этом за характерный запах С. humifructus отвечают октен-1-ол-3, гексаналь, 2-изопропил-3-метоксипиразин и неизвестное оксимоподобное вещество. По оценкам авторов, с химической точки зрения запах плодов С. humifructus заметно отличается от запаха плодов других тыквенных растений, например, арбуза (Citrullus lanatus), нары (Acanthosicyos horridus), Cucumis anguria и C. africana.

В совокупности результаты исследования подтверждают гипотезу. согласно которой С. humifructus выработали узкую специализацию к распространению семян трубкозубами. Однако эта адаптация делает эти растения уязвимыми к антропогенным изменениям среды. По мере того, как популяции трубкозубов в Африке сокращаются из-за преследования фермерами, охоты и, возможно, глобального потепления, С. humifructus становится все труднее размножаться (прорасти внутри плода семена этого растения не могут), что отрицательно сказывается на их численности и генетическом разнообразии.

Ранее зоологи выяснили, что главными распространителями семян нары — ра 438 стения из семейства тыквенных, которое растет в пустыне Намиб и производит плоды, похожие на колючие дыни — являются чепрачные шакалы (Lupulella mesomelas) . Хищники находят спелые плоды по запаху и поедают мякоть, чтобы восполнить запасы энергии и воды. Затем они выводят неповрежденные семена из организма вместе с пометом. При этом иногда шакалы мочатся на плоды нары — вероятно, чтобы пометить их или заглушить запах, способный привлечь конкурентов.