В удлинении цветков завезенных в Америку наперстянок обвинили колибри
Пурпурные наперстянки, завезенные в Колумбию и Коста-Рику из Великобритании, всего за полтора века отрастили более длинные венчики цветков. Исследователи, обнаружившие эти изменения, предполагают, что их причина заключается в опылителях. Если на родине наперстянки опыляются шмелями, то в Америке их помимо этого посещают колибри — намного более эффективные переносчики пыльцы. Удлинение венчика может быть попыткой растений ограничить доступ к нектару для шмелей и сделать ставку на опыление птицами. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of Ecology.
Биологические виды, благодаря человеку проникшие новые для себя регионы, пользуются дурной славой. Это неудивительно, ведь многие из них превратились в опасных захватчиков, которые разрушают целые экосистемы и наносят серьезный ущерб экономике. В качестве примеров можно упомянуть борщевик Сосновского или кроликов и кошек, заполонивших Австралию.
Однако, с другой стороны, наблюдая за видами-вселенцами, биологи могут в реальном времени отслеживать быстрые эволюционные изменения и формирование экологических связей. Например, целый ряд исследований посвящен тому, как интродуцированные на Гавайи птицы заменяют почти исчезнувших гавайских цветочниц в роли главных опылителей местных деревьев. На другом конце мира, в Южной Африке, орнитологи наблюдают за тем, как нектарницы учатся кормиться на завезенных из Америки растениях, чьи цветы заточены под опыление колибри.
Команда исследователей во главе с Марией Кларой Кастелланос (Maria Clara Castellanos) из Сассекского университета сосредоточила внимание на успешном виде-вселенце — наперстянке пурпурной (Digitalis purpurea). Родина этого растения — Европа и Северная Африка, однако вместе с людьми оно проникло во многие регионы мира. Например, в горах Центральной и Южной Америки наперстянки начали распространяться в середине XIX века. Здесь они неожиданно столкнулись с новыми опылителями. Если в Европе и Африке цветки наперстянок посещают в основном шмели, то по другую сторону Атлантики на них, помимо местных видов шмелей, также кормятся колибри.
Кастелланос и ее коллеги решили больше узнать о взаимоотношениях колибри и наперстянок. Для этого они изучили семь популяций этих растений из Колумбии и Коста-Рики. Кроме того, в анализ включили четыре британские популяции. Дело в том, что, согласно предыдущим исследованиям, колумбийские и коста-риканские наперстянки независимо произошли от предков, привезенных в Америку из Великобритании.
Сначала члены команды подтвердили, что, если закрыть доступ опылителей к цветкам наперстянок, те произведут намного меньше семян (p <0,001). Этот результат был получен в ходе экспериментов в двух британских и одной колумбийской популяциях. Иными словами, самоопыления недостаточно для успешного размножения наперстянок — им необходимы помощники.
Наблюдения за цветками наперстянок показали, что и в Великобритании, и в Колумбии с Коста-Рикой их основными опылителями являются шмели. Однако в американских популяциях до 27 процентов всех визитов приходится на колибри (в среднем 22 процента). При этом в целом колумбийские и коста-риканские наперстянки привлекают больше посетителей (p = 0,005). С другой стороны, растения из американских популяций регулярно сталкиваются с ворами нектаров, которые проделывают отверстие в основании венчика. В Великобритании такой проблемы не существует.
На следующем этапе Кастелланос и ее коллеги оценили эффективность различных опылителей наперстянок. Оказалось, что колибри из родов Eriocnemis и Aglaeactis, которые посещают эти растения в Колумбии, переносят намного больше пыльцевых зерен, чем шмели: в среднем 4380 на одну птицу. Для сравнения, британский шмель в среднем переносит 728 пыльцевых зерен, а колумбийский — 1780. Колибри также переносят пыльцу на более далекие расстояния, чем насекомые, что может повышать репродуктивный успех растений.
Таким образом, американским наперстянкам выгоднее делать ставку на опыление колибри. Чтобы проверить, повлияло ли это на их эволюцию, исследователи сравнили морфологию цветков и некоторые другие особенности растений из различных популяций. Оказалось, что проксимальная часть венчика у колумбийских и коста-риканских наперстянок длиннее, чем у британских, на 13 процентов и 26 процентов соответственно. Судя по всему, у американских популяций этот признак находится под действием естественного отбора (у растений из британских популяций никаких признаков этого обнаружить не удалось).
Поскольку от длины проксимальной части венчика зависит, сможет ли опылитель добраться до нектара, изменение этой черты у американских наперстянок может свидетельствовать, что они пытаются сделать цветки недоступными для шмелей и переключиться на опыление более эффективными опылителями — колибри. Возможно, данный эволюционный процесс отразился и на птицах — орнитологам известно, что клювы колибри и венчики опыляемых ими цветков часто коэволюционируют. Самый экстремальный пример такого рода — колибри-мечеклюв (Ensifera ensifera), который использует свой гигантский клюв, чтобы пить нектар из цветков растения Passiflora mixta с очень длинными венчиками. Это единственный опылитель данного вида растений.
В лабораторных условиях растения могут адаптироваться к изменившемуся составу опылителей еще быстрее. Например, луговая горчица, которую в эксперименте опыляли только шмели, всего за девять поколений стала выше и начала производить более ароматные цветки.
Источник
Колибри и Опыление
Опыление имеет решающее значение для размножения цветов, но насекомые — не единственные существа, которые помогают опылять цветы: колибри играют решающую роль в опылении многих различных типов цветов. Многие цветы даже развили специфические характеристики, чтобы соблазнить колибри, чтобы помочь цветочной репродукции.
О опылении
Опыление — это процесс перемещения зерен пыльцы, содержащих репродуктивные клетки, между мужскими и женскими цветочными частями. Из сотен тысяч цветов в мире, включая цветущие кустарники и деревья, 90 процентов из них нуждаются в помощи для опыления, будь то помощь насекомого, птицы или млекопитающего. Зоофилия — это термин, используемый для описания опыления, которому помогают позвоночные. Колибри являются важными игроками в этом процессе, особенно для тропических цветов в Новом Свете.
Как цветы привлекают колибри
- цветКолибри больше всего привлекают красные, розовые, желтые и оранжевые цветы, и цветы могут иметь сплошные цвета или рисунки этих цветов, чтобы привлечь внимание. Поскольку птицы видят цвет по более широкому спектру, чем люди, ультрафиолетовые оттенки также могут играть роль в привлечении колибри.
- форма: Длинные трубчатые цветы идеально подходят для купюр колибри, и трубки могут содержать большую емкость с нектаром, чтобы удовлетворить аппетит птиц и поддерживать их взаимодействие с пыльцой в течение более длительных периодов времени. Самые популярные цветы колибри часто имеют воронкообразную форму, которая помогает нектару накапливаться в основании. Тонкие цветочные трубки также могут исключать насекомых или других животных, которые могут повредить цветение, а не способствовать опылению.
- нюхИз-за того, что у большинства колибри нет сильного запаха, цветы, специально предназначенные для этих птиц для помощи опылению, обычно не имеют большого аромата. Вместо этого цветы с сильными запахами часто привлекают насекомых, в том числе колибри.
- Позиция: Для размещения колибри цветы часто располагаются так, чтобы птицы могли удобно питаться, зависая, не расчесывая крылья на соседних стеблях или листьях. Точный угол цветения часто может привлекать различные виды колибри, которые могут иметь различные формы купюр, такие как изогнутые купюры.
- Время цветенияТак как колибри являются суточными, цветы, которые используют их для опыления, открыты и доступны в течение дня. Они часто открываются быстро утром, и у них могут быть более длинные цветущие сезоны, чтобы использовать птиц как можно дольше.
- Производство нектара: Чем больше нектара производит цветок, тем больше колибри он может кормить и тем чаще птицы могут его посещать, что увеличивает шансы на успешное опыление.
Тысячи цветов эволюционировали, чтобы использовать колибри для опыления, причем наибольшее разнообразие цветов наблюдается в тропических регионах, где встречается больше видов колибри.
Как колибри опыляют цветы
- Простое нарушениеПростое попадание пыльцевых зерен внутрь одного цветка может привести к успешному опылению. Когда колибри подталкивает цветок своей веткой или создает ветер с крыльями, этого разрушения может быть достаточно для опыления цветка.
- Перевод счетаПыльца липкая и может легко прилипнуть к счету колибри, потягивая нектар из цветка. Когда птица посещает другой цветок, эта пыльца переносится в новое цветение для опыления.
- Главный переводОчень глубокие цветы часто имеют длинные тычинки и высокие пыльники, части цветка, которые содержат пыльцу. Когда колибри по неосторожности прикасается к пыльнику, пыльца может прилипнуть к голове птицы, чтобы перенестись на следующее цветение, которое посещает птица.
Различные виды колибри могут посещать различные виды цветов в течение года, в зависимости от циклов цветения отдельных цветов и других доступных источников пищи. Поскольку птицы меняют свой рацион на разные цветы, они помогают опылять совершенно новые виды цветов.
Помогая колибри с опылением
- Дизайн колибри сад с вертикальными слоями и ярусами для удобного доступа цветов.
- Посадите различные цветы, которые привлекают колибри, чтобы привлечь больше птиц.
- Избегайте использования инсектицидов или других химикатов, которые могут удерживать колибри.
- Выбирайте местные цветы, растения, с которыми птицы наиболее знакомы, когда это возможно.
Колибри — эффективные опылители. Понимание того, что сделали цветы, чтобы поощрить эту помощь, и как птицы опыляют цветы, могут помочь птицам лучше оценить колибри и удовлетворить их потребности в саду.
Источник