Британські вчені описали новий тип взаємодії рослин та запилювачів, показавши, як петунії здатні реагувати на контакт із джмелями посиленням свого аромату. Результати експериментів вказують, що рослини сприймають електричний заряд запилювачів, і це дає їм змогу збільшити репродуктивний успіх та економно здійснювати синтез летких пахучих речовин. Детальний опис дослідження та його результати оприлюднені в журналі The Science of Nature.
Pxfuel
Як додумалися до цього відкриття?
Комахи та рослини мають довгий період спільної еволюції, під час якого вони пристосовувалися одне одного. Наслідком такого тісного співжиття, серед іншого, стала поява комах-запилювачів, яких рослини навчилися приваблювати. Аромат квітів є одним з основних сигналів, що вказують запилювачам шлях до рослини. Багато видів рослин демонструють виділення пахучих летких речовин лише за певних умов, наприклад, у період, коли їхні запилювачі найбільш активно розшукують поживу. Це дає змогу рослині не витрачати енергію на синтез запашних речовин, коли їх буде нікому почути. А ротики садові (Antirrhinum majus) ритмічно випускають аромат квітів не залежно від освітлення, у якому їх тримають, що наводить на думку, що процес регулюється певними внутрішніми ритмами.
Однак науковці з Бристольського університету, Дослідного центру Ротамстеда та Кардіффського університету подумали, що покладатися винятково на внутрішній годинник для рослини було б теж надто витратно. У такому разі пахучі речовини можуть синтезуватися в дощ або інші несприятливі для комах умови. Натомість було б доцільніше, якби вона могла реагувати безпосередньо на присутність комах-запилювачів, подібно до того, як реагує на комах-шкідників. Зрештою, запилювачі можуть впливати на квіти механічно, хімічно та навіть електрично, оскільки деякі з них, як-от бджолині, природно електрично заряджені, що дає змогу краще прилипати до них пилку. Вчені взялися перевірити свою гіпотезу в лабораторних умовах.
Як перевіряли здатність квіток реагувати на комах?
Науковці провели досліди на петуніях Petunia integrifolia з використанням їхніх запилювачів земляних джмелів (Bombus terrestris). Перед експериментами джмелів навчили відвідувати квітки петуній в експериментальній установці. Вона складалася із двох арен, які трубками були з'єднані з колонією джмелів. В кожній арені містилася петунія з квіткою, для досягнення якої комахам доводилося пролетіти через кільце, що вимірює заряд їхнього тіла. А безпосередньо біля квіток розташували трубку для вловлення та аналізу інтенсивності виділення пахучих речовин петунією.
Джмелі в експериментальній установці, які підлетіли до квітки петунії. Clara Montgomery et al. / The Science of Nature, 2021
Власне, експерименти вчених полягали у порівнянні того, як змінюється виділення основної пахучої речовини петунії — бензальдегіду — в умовах, коли їх торкалися джмелі, заземлений стрижень або наелектризована нейлонова кулька.
Як реагували петунії на джмелів, стрижні та кульки?
Аналіз показав, що 87 відсотків джмелів в експерименті були позитивно заряджені з показником приблизно в 120 пікокулон. Після відвідування ними петуній рослини суттєво посилювали виділення бензальдегіду. Проте цього не спостерігалося, коли дослідники самостійно торкалися квіток заземленим стрижнем. На те, що рослина може реагувати на електрично заряджених запилювачів, вказує і те, що посилення аромату квіток спостерігається і при торканні їх наелектризованою нейлоновою кулькою. Коли заряд кульки складав 600-700 пікокулон, що дорівнює заряду близько п'яти джмелів, вироблення пахучих речовин петунією майже подвоїлося. Однак на заряд кульки в 100 пікокулон рослини не зреагували.
Подальші досліди показали, що джмелі не тільки стимулюють вироблення бензальдегіду, але й приваблюються ним. У такому разі зрозуміла вигода для рослини від посилення аромату у відповідь на присутність запилювача. Вона мінімально виділяє пахучі речовини, поки контакт із зарядженою комахою не вкаже на присутність запилювачів поблизу і доцільність інтенсивного виділення аромату для приваблення ще більшої їх кількості. Так петунія покращує свій репродуктивний успіх, забезпечуючи поширення більшої кількості пилку завдяки привабленню більшої кількості запилювачів. Що цікаво, коли такі ж досліди провели із ротиками садовими, то з'ясувалося, що вони не реагують на джмелів подібним до петуній чином.
Науковці вважають, що відкрили нову форму взаємодії між рослиною та запилювачем. А наступні досліди допоможуть з'ясувати, наскільки поширеним є явище.