Пчелы и другие насекомые посещают цветы, чтобы питаться нектаром и пыльцой. В обмен на эти лакомства они способствуют размножению этих растений, опыляя их цветы. Это простой и немного романтичный взгляд на опыление.
Однако реальность полна обмана, химического оружия и биомеханических уловок. «Сочетание химии и физики с эволюционной биологией расширило наш взгляд на опыление», – говорит Ван дер Куи.
Анатомия
Он является первым автором обзорной статьи об эволюции цветового зрения у насекомых, которая была опубликована в январском выпуске журнала Annual Review of Entomology за январь 2021 г., а также второго обзора «гонки вооружений» между растениями и опылителями. 25 января в Current Biology.
«Для многих семейств насекомых мы очень мало знаем о том, как они видят цвета», – говорит Ван дер Куи. Пчелы были изучены очень подробно, но о цветовом зрении у мух известно гораздо меньше, хотя многие из их семей, например журчалки, являются очень важными опылителями. «Их сложно изучать и держать в лаборатории, а анатомия их глаз более сложная», – объясняет Ван дер Куи. Кроме того, недавно были опровергнуты некоторые давние идеи о видении мух.’
Пигменты
Ван дер Куи и его соавторы составили таблицы, в каких длинах волн видны различные виды насекомых. «В основном цветное зрение насекомых происходит на длинах волн от 300 до 700 нанометров. Большинство фоторецепторов в глазах насекомых обнаруживают ультрафиолетовый, синий и зеленый свет, но их разнообразие велико.Цветное зрение у насекомых развилось еще до появления первых цветов. «Пигменты в цветах кажутся тонко настроенными, чтобы их могли видеть опылители». Но, конечно, насекомые впоследствии эволюционировали совместно.’
Помимо цвета, растения используют запах, чтобы привлечь насекомых к пище, которую они дают. Поскольку производство нектара и пыльцы обходится дорого, растениям необходимо защищаться от грабителей, которые едят пищу, но не опыляют цветы.
Это тема второй обзорной статьи. Эта статья показывает огромное разнообразие взаимоотношений между растениями и опылителями, от реального мутуализма до прямого злоупотребления.’Некоторые растения вообще не дают пищи. У других есть пыльца или нектар, токсичные для большинства видов пчел. Только определенные виды могут действительно переваривать эту пищу.’
Биомеханика
У опылителей тоже есть своя повестка дня. ‘Одно конкретное растение опыляется молью ранней весной.
Моль также откладывает яйца на растении, и в конце года гусеницы съедят его части. Примерно в то время основными опылителями этого растения были мухи.’Это один из примеров сложных взаимоотношений между растениями и опылителями. «Могут быть сезонные различия, но взаимосвязь также может быть разной в разных местах – есть вариации во времени и пространстве и из-за различных биологических взаимодействий», – говорит Ван дер Куи.
Обзор фокусируется на различных аспектах сложных взаимоотношений с использованием взглядов из химической биологии (e.грамм. содержание питательных веществ в нектаре или пыльце), биомеханика (e.грамм. барьеры, которые используют цветы, чтобы отогнать нежелательных насекомых или убедиться, что они разносят пыльцу) и сенсорной биологии (e.грамм. способы, которыми насекомые обнаруживают и распознают цветы).
Вибрация
Некоторые растения, например, многие виды семейства картофельных, развили метод «опыления жужжанием», когда пыльца хранится в трубках, и насекомым необходимо вибрировать на цветках, чтобы высвободить их. «Медоносные пчелы, мухи и бабочки не могут добраться до них, но другие пчелы, такие как шмели, могут вытряхивать пыльцу, используя свои сильные мускулы полета.«Жесткость трубок, липкость пыльцы и частота вибрации жужжащих пчел – все это играет роль в этом процессе. ‘Вам действительно нужны инструменты из физики, чтобы понять их взаимосвязь.Ван дер Кой любит междисциплинарные исследования взаимодействия насекомых и растений.
Свою карьеру начал с оптики. Отчасти потому, что мне очень нравится физика.
Но каждый новый подход откроет нам новые аспекты этих сложных отношений.’
Недавним достижением в этой области стало осознание того, что растения в разных географических регионах разные. «Василек в Нидерландах – это не обязательно то же самое, что и василек в Италии. Например, химический состав пыльцы или нектара может быть разным, что влияет на взаимодействие с насекомыми.’
Убежища насекомых
Это имеет серьезные последствия для попыток увеличить численность насекомых путем создания убежищ для насекомых, – объясняет Ван дер Куи: «Иногда смеси семян для цветущих полосок поступают не из местных источников, а из других стран. В этом случае может быть несоответствие с местными насекомыми, что может даже нанести вред их численности.Поэтому убежища для насекомых лучше всего создавать из местных семян.
Обе обзорные статьи подчеркивают, насколько сложными могут быть отношения между растениями и опылителями. Так почему растения беспокоят? Почему не все они используют ветровое распространение своей пыльцы? «Это хорошие вопросы», – говорит Ван дер Куи. «Эффективность опыления ветром низкая, но это также верно и для опыления животными.
Тем не менее, примерно 90% видов растений используют последний метод, поэтому он пользуется огромным успехом.Но даже это сложно: травы используют опыление ветром, и в некотором смысле они тоже успешные группы. Как и почти все в биологии, ответ часто таков: «это зависит от обстоятельств»…"’