Цветы умеют управлять полетом пыльцы – исследование
Пчела садится на цветок томата, сжимает его и вибрирует летательными мышцами, вытряхивая пыльцу. На первый взгляд кажется, что зерна разлетаются хаотично, но ученые из Венского университета выяснили, что все зависит от анатомии пыльника. Сравнив более 500 видов цветковых растений, они обнаружили: если отверстие пыльника окружено «совочком» — загнутым краем, — пыльца вылетает узкой направленной струей. Такая струя движется быстрее и попадает на те участки тела пчелы, которые насекомому трудно очистить, что повышает эффективность опыления. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Как ученые изучали полет пыльцы
Исследование охватило 523 вида из шести семейств. Ученые изучили гербарные образцы и заспиртованные цветки и выявили десять типов форм пор. Их разделили на две группы: с совочком и без (тупые). Совочковые поры встречались чуть чаще — в 56% случаев, и оба типа присутствовали во всех шести семействах. В роде Сенна (бобовые) и у вересковых рода Эрика совочек имели 84% видов, а у голубики и клюквы — ни одного.
Чтобы проверить, как форма влияет на разлет пыльцы, исследователи собрали установку: динамик с зажимом, в который помещалась одна тычинка. Динамик, который имитировал жужжание пчелы, издавал звук на частоте 200, 300 и 400 Гц. Камера снимала процесс со скоростью 1000 кадров в секунду, а акселерометр измерял силу тряски.
Оказалось, что тычинки с совочком выбрасывают пыльцу отдельными порциями. Каждая порция вылетает в верхней точке колебания и всегда в одну сторону. Между толчками пыльца снова скапливается в совочке. Ширина струи составила всего 23°. У тупых пор пыльца выходила непрерывно в обе стороны, разлетаясь на 144° — практически покрывая всю пчелу. Скорость выброса у совочковых пор достигала 1,8 м/с, вдвое выше, чем у тупых (0,85 м/с).
Почему растения выбрасывают пыльцу тонкой струей
Частота вибрации тоже оказалась важна. Ученые проверили, как во время эксперимента поведут себя тычинки Meriania speciosa. Это крупный тропический цветок размером около 8 сантиметров. В одном пыльнике у него больше 100 тысяч пыльцевых зерен. При 300 и 400 Гц совочек работал нормально, но при частоте 200 Гц пыльца непрерывно выплескивалась в обе стороны, как из тупой поры. Зато такой «сбой» давал почти вдвое больше пыльцы, чем при 300 Гц, и втрое больше, чем при 400 Гц. Правда, если считать на единицу энергии, высокие частоты все равно выигрывали. Авторы работы предполагают, что крупные пчелы жужжат медленнее и потому вытряхивают более широкое облако пыльцы, чем мелкие.
Для растений очень важно выбрасывать пыльцу тонкой струей. Это помогает разместить пыльцу в таких местах на теле пчелы, где насекомое не сможет счистить ее и съесть. Есть и второй плюс. Когда родственные виды растений опыляются одной и той же пчелой, они постоянно роняют пыльцу друг на друга. Рыльца забиваются чужой пыльцой, и часть зерен пропадает зря. Но если каждый вид оставляет свой груз на определенном участке тела насекомого, путаницы становится меньше.
Пока все опыты проводили только на отдельных тычинках. Но в настоящем цветке рядом с одной тычинкой находится множество других, а пчела подлетает к цветку под разными углами. Все это должно влиять на траекторию полета пыльцы. Следующий шаг — изучить, куда именно попадает пыльца на живой пчеле, и как цветки разных видов делят опылителя.
