Выращивание RSS

25 апреля 2019, 13:17 Hortidaily

Взаимодействие опылителей и насекомых-вредителей влияют на эволюцию растений

При опылении растений репы (Brassica rapa) шмелями на растениях образуются более привлекательные для насекомых цветки. Но в ходе эволюции такие растения оказались и более привлекательными для насекомых-вредителей. Если шмели и пчелы мало или недостаточно эффективно опыляют цветки, в растении усиливается способность к самоопылению. В эксперименте, проведенном учеными из университета в Цюрихе (Швейцария) в теплице, было продемонстрировано, в какой степени насекомые –опылители и вредители влияют друг на друга.

Растение репы (Brassica rapa), опыляемое шмелями, образует более привлекательные цветки. (Фото: Florian Schiestl, UZH)

В природе растения взаимодействуют с целым рядом различных организмов, которые влияют на эволюцию их характерных особенностей. В то время, как насекомые-опылители влияют на особенности цветка и размножение, насекомые-вредители стимулируют защитные механизмы в растении. Ботаники из университета в Цюрихе исследовали, как эти различные взаимодействия влияют друг на друга, и как быстро растения адаптируются при изменении комбинации селективных агентов, с которыми они взаимодействуют.

В эксперименте, который продолжался два года, Флориан Шистл, профессор кафедры систематики и эволюционной ботаники университета в Цюрихе, и аспирант Сержио Рамос продемонстрировали взаимодействие влияния насекомых-опылителей и вредителей растений. В этом эксперименте использовали растения репы (Brassica rapa), близкого родственника рапса, изучая их взаимодействие со шмелями и растительноядными гусеницами. На протяжении шести поколений четыре группы растений подвергались различным воздействиям. В одном варианте репу лишь опыляли шмели, в другом репу опыляли шмели и повреждали растительноядные гусеницы, в третьем репу опыляли вручную, а в четвертом опыляли вручную при наличии растительноядных гусениц.

 Поражение гусеницами влияет на эволюцию привлекательности цветков репы (Brassica rapa). (Фото: Florian Schiestl, UZH)

По прошествии шести поколений растения, опыляемые шмелями при отсутствии вредителей, образовывали наиболее привлекательные цветки – более крупные и ароматные. По словам, С.Рамоса, они приспособились к предпочтениям шмелей. Растения, опыляемые шмелями и повреждаемые гусеницами, образовывали менее привлекательные цветки, они были мельче, с менее выраженным ароматом и более высоким содержанием защитных токсичных метаболитов. По словам С.Рамоса, гусеницы ставят под угрозу образование более привлекательных цветков, поскольку растение тратит больше ресурсов на защиту от вредителей.

Сильная взаимосвязь между влиянием шмелей и гусениц наблюдалась и в репродуктивных характеристиках растений: например, в ходе своей эволюции опыляемые шмелями растения развили тенденцию к самопроизвольному самоопылению, если они были одновременно повреждены гусеницами. Растения, поврежденные гусеницами, образуют менее привлекательные цветки, что влияет на поведение шмелей, они менее охотно посещают такие цветки.

 Репа (Brassica rapa) в эксперименте без растительноядных гусениц (А) и в присутствии вредителей (B). (Фото: Florian Schiestl, UZH)

Исследование показывает важность интерактивных эффектов в эволюции разнообразия признаков растений. Если комбинация отдельных участников изменяется, например, при потере среды обитания, изменения климата или снижения количества опылителей, это может вызвать быстрое эволюционное изменение растений. По мнению Флориана Шистля, изменения окружающей среды, вызванные людьми, влияют на эволюционную судьбу многих организмов. Это имеет значение с точки зрения стабильности экосистем, потери биологического разнообразия и безопасности пищевых продуктов. Он считает, что понимание этих механизмов никогда не было более важным, чем сейчас.

Обсудить в форуме