Как колониализм изменил наплавы и почему колибри могут быть причиной Колибри-опылители. Shutterstock / Ондрей Просицки

Цветы растений, опыляемых животными, демонстрируют самые удивительные в природе вариации цвета, запаха и формы. Но как развилось это выдающееся разнообразие?

Большая часть истории - это адаптация к животным, от которых они зависят от воспроизводства. Считается, что многие цветочные черты являются адаптациями для привлечения и «приспособления» их опылителей для оптимального переноса пыльцы.

Чтобы понять, когда и как произошла эволюция этих цветочных характеристик, биологам часто приходится полагаться на реконструкцию прошлого, делая вывод об условиях, которые привели к эволюционным изменениям. Но интересной альтернативой является использование последних изменений.

Когда мы с коллегами внимательно посмотрели, в новом исследовании, мы обнаружили, что натурализованные цветы наперстянки, завезенные в Америку около 200 лет назад, изменились по сравнению с уроженцами Европы. Это изменение согласуется с добавлением колибри в качестве опылителей менее чем через 85 поколений с момента появления.

Наперстянки знакомы и любимые дикие цветы в их родном ареале, первоначально ограниченном Европой. В 19 веке они были завезены во многие регионы мира, скорее всего, благодаря увлеченным английским садоводам.


графика подписки внутри себя


Перемещая растения по всему миру, мы, люди, непреднамеренно начали трансконтинентальные эксперименты, проверяя решающую роль опылителей в репродуктивном успехе растений и эволюции цветов. Когда растения вводятся в новые районы и расширяют свой ареал, они часто сталкиваются с новой средой без опылителей.

В других случаях, например, наперстянка обыкновенная или Наперстянка пурпурная, могут быть добавлены новые опылители. В этом случае колибри, совершенно новая группа опылителей, были добавлены в каталог посетителей цветов в части нового расширенного ассортимента.

В Европе наперстянки опыляются исключительно шмелями с длинными языками - единственными насекомыми, способными добыть нектар, образующийся у основания цветочной трубки. Но как только наперстянки стали натурализоваться в Америке, на сцену вошли колибри.

Недружелюбные наперстянки

В своих родных странах у наперстянок есть ряд стратегий, которые делают их специализированными на опылителях шмелей. Несмотря на то, что цветы выглядят доступными для любого посетителя, более мелкие насекомые и даже шмели с коротким языком не могут получить доступ к нектару. Он скрыт трубкой, называемой венчиком, которая у основания становится все более и более суженной к нектару.

Цветы также снабжены серией длинных волосков, которые служат барьером для маленьких пчел и мух при попытке войти в цветок, потому что они запутываются и сдаются.

Эти цветочные характеристики, однако, не препятствуют посещению колибри. Во многих смыслах наперстки идеальны для опыления колибри. Каждый цветок производит большое количество нектара, и, выращивая на больших стендах, они дают колибри необходимое количество нектара для удовлетворения их высоких энергетических потребностей.

Как колониализм изменил наплавы и почему колибри могут быть причиной Длинноязычные шмели могут достать нектар глубоко внутри наперстянки. Shutterstock / Ян Дайболл

Фоксглав эволюция

В нашем исследовании мы сосредоточились на популяциях наперстянки в Колумбии, Коста-Рике и местных популяциях в Великобритании. В тропических регионах население ограничено высотой более 2,200 метров (7,200 футов), где круглый год прохладно и влажно. Шмели - самые частые посетители там цветков, но колибри могут делать до 27% посещений. Мы проверили, являются ли колибри эффективными опылителями наперстянки, и обнаружили, что они даже более эффективны, чем пчелы, в переносе пыльцы на цветы.

Изучая цветы, мы обнаружили, что трубка, в которой накапливается нектар, теперь значительно больше в популяциях, где обитают колибри, по сравнению с местным населением Великобритании. Мы также обнаружили, что растения с цветками с более крупными трубками имеют более высокий репродуктивный успех во всех натурализованных популяциях, на которые мы смотрели, - это показатель того, что более длинные цветы приветствуются естественным отбором.

Это было постоянным в популяциях Колумбии и Коста-Рики, что важно, потому что они представляют собой две независимые интродукции наперстянок из Европы примерно в 1850-х годах. У нас есть предварительные доказательства с помощью молекулярных маркеров, что наперстянки в двух странах генетически различаются. Южная и Центральная Америка разделены густыми равнинными тропическими лесами, недоступными для наперстянок, поэтому крайне маловероятно, что растения могли колонизировать из одного региона из другого.

Тот факт, что мы видим одни и те же изменения цветков и направление отбора в обоих регионах после добавления колибри, является убедительным доказательством того, что мы наблюдаем быструю адаптацию к новой среде опылителей. В нашем следующем исследовании мы надеемся подтвердить, что отбор, который мы видим, на самом деле навязан колибри.

Случай с наперстянкой предполагает, что в некоторых случаях растения могут быть устойчивыми к изменениям в опылителях, если им дать достаточно времени в мире, где и растения, и животные вынуждены перемещаться, расширяться или отступать. Однако во многих случаях растения теряют своих опылителей вместо того, чтобы приобретать новых. Изучение всех случаев помогает нам лучше понять эволюцию растений.Беседа

Об авторе

Мария Клара Кастелланос, Преподаватель кафедры эволюции, поведения и окружающей среды, Университет Сассекса

ИНГ

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.