По мере того, как количество пчел и других опылителей падает, полевые анютины глазки адаптируются, оплодотворяя собственные семена, показало новое исследование.
Исследование полевых анютины глазки во Франции показало, что в течение последних нескольких десятилетий цветы чаще самоопылялись или использовали собственную пыльцу для оплодотворения семян.
Каждую весну триллионы цветов спариваются с помощью пчел и других животных. Они привлекают опылителей к своим цветам яркими цветами и нектаром. Путешествуя от цветка к цветку, животные берут с собой пыльцу, которая может оплодотворить семена других растений.
Новое исследование показывает, что люди быстро сменяют этот ежегодный обряд весны. Поскольку токсичные пестициды и исчезновение среды обитания привели к сокращению популяции пчел и других опылителей, некоторые цветы стали чаще оплодотворять собственные семена, а не семена других растений.
Ученые сказали, что были удивлены скоростью перемен, произошедших всего за 20 поколений. "Это быстрая эволюция", - сказал Пьер-Оливье Шепту, эволюционный эколог из Университета Монпелье во Франции, возглавлявший исследование.
Доктор Чепту был вдохновлен провести исследование, когда стало ясно, что количество пчел и других опылителей резко сократилось. Найдут ли цветы, зависящие от опылителей для пола, спросил он, другой способ размножения?
Для полового размножения полевые анютины глазки обычно используют шмелей. Но они также могут использовать собственную пыльцу для оплодотворения собственных семян, этот процесс называется самоопылением.
Самоопыление удобнее половой жизни, потому что цветку не нужно ждать, пока к нему заскочит пчела. Но самоопыляющийся цветок может использовать только собственные гены для производства новых семян. Половое размножение позволяет цветам смешивать свою ДНК, создавая новые комбинации, которые могут сделать их лучше подготовленными к болезням, засухам и другим проблемам, с которыми могут столкнуться будущие поколения.
Чтобы отследить эволюцию полевых братцев в последние десятилетия, д-р Шепту и его коллеги воспользовались хранилищем семян, которые Национальная ботаническая консерватория Франции собрала в 1990-х и в начале 2000-х годов.
Исследователи сравнили анатомию растений. Хотя общий размер новых полевых анютины глазки не изменился, их цветки уменьшились на 10 процентов и производили на 20 процентов меньше нектара.
Исследователи подозревали, что эти изменения сделали новых полевых анютины глазки менее привлекательными для шмелей. Чтобы проверить эту идею, они разместили шмелиные ульи внутри корпусов со старыми и новыми полевыми братцами. Конечно, пчелы больше посещали старые растения, чем новые.
Поскольку популяция шмелей уменьшилась, по словам доктора Чепту, стоимость производства нектара и больших привлекательных цветов, возможно, стала обузой для цветов. Вместо того, чтобы вкладывать энергию в заманивание опылителей, предположил он, полевые анютины глазки достигают большего успеха, направляя ее на рост и сопротивление болезням.
Исследователи подозревают, что многие другие цветы сталкиваются с такой же проблемой выживания, и они тоже могут развиваться в том же направлении. "Нет оснований думать, что другие растения не эволюционировали", - сказал доктор Чепту.
Опылители и цветы могут быть заперты в нисходящей спирали. Меньшее количество нектара приведет к еще большему сокращению популяции насекомых, что сделает половое размножение еще менее полезным для растений.
Спираль не будет плохой только для насекомых, предупредил доктор Чепту. Если некоторые растения полностью откажутся от полового размножения, маловероятно, что они снова смогут восстановить эту способность.
В долгосрочной перспективе генетические ограничения самоопыления могут поставить растения под опасность исчезновения. "Они не смогут адаптироваться, поэтому вымирание станет более вероятным", - сказал доктор Чепту.
Результаты были «впечатляющими, хотя и неутешительными», — сказала Сьюзан Мейзер, ботаник из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, которая не участвовала в исследовании.
Доктор Мейзер сказал, что спираль может быть даже хуже, чем предполагает исследование доктора Чепта. Вместе с уменьшением количества опылителей цветковые растения сталкиваются с другими проблемами, которые могут вынудить их отказаться от полового размножения.
Глобальное потепление, например, ускоряет рост цветов. Возможно, это сокращает окно времени до того, как цветы увядают, в течение которого они могут дарить опылителям нектар.
Но Саша Бишоп, эволюционный биолог из Мичиганского университета, не участвовавший в исследовании, сказал, что некоторые цветы могут реагировать на уменьшение количества опылителей противоположным образом.
В ходе исследования ипомеи на юге Соединенных Штатов она и ее коллеги обнаружили, что между 2003 и 2012 годами цветы стали больше, а не меньше. Ученые считают это изменение стратегией продолжать привлекать пчел, поскольку они становятся менее распространенными.
"Они могут инвестировать в самоопыление или в привлечение опылителей", - сказал доктор Бишоп. «Оба результата вполне разумны».
