В статье «Цветочные черты« колибри »взаимодействуют синергетически, чтобы препятствовать посещению шмелями-собирателями», демонстрируется, что черты так называемых «цветков колибри» работают вместе, сбивая пчел с толку и отнимая у них драгоценное время, когда они переходят от цветка к цветку. Эти дополнительные затраты заставляют большинство пчел искать нектар в качестве альтернативы цветочным растениям, которые им легче использовать, что позволяет растениям более эффективно привлекать более эффективных опылителей колибри.
По словам ведущего автора Роберта Дж. Гегира, доцента биологии и биотехнологии Вустерского политехнического института (WPI), большинство цветов, опыляемых колибри, произошли от предков, опыляемых пчелами.
В то время как «пчелиные» цветочные варианты имеют тенденцию быть вертикальными и имеют синюю или пурпурную окраску, «птичьи» варианты имеют горизонтальную ориентацию и красную или оранжевую окраску. Кроме того, пчелиные цветы обычно содержат небольшое количество концентрированного нектара, в то время как цветки птиц содержат большее количество разбавленного нектара.В то время как долгое время считалось, что характеристики птичьих цветов действуют независимо, затрудняя доступ пчел к своему нектару (или, в случае красной окраски, даже видеть цветы), исследование Гегира показывает, что на самом деле пчелы черты характера взаимодействуют синергетически, побуждая пчел искать нектар в другом месте.
В лаборатории Гегер и его ученики наблюдали за поведением пчел, собирающих пищу, используя ряды бумажных цветов, имитирующих цветение Mimulus lewisii (фиолетовый цветок обезьяны), который опыляется в основном шмелями, и родственным ему видом, Mimulus cardinalis (цветок алой обезьяны). ), опыляется в основном колибри. Они проверили три характеристики — цвет, ориентацию и нектар вознаграждения — в различных комбинациях.
Они обнаружили, что пчелы охотно посещают прямостоячие цветы независимо от их цвета, а также цветы лаванды независимо от их ориентации. Однако, когда красные цветы были размещены в горизонтальной ориентации, а цветы лаванды были размещены в вертикальной — имитируя естественные цветы Mimulus cardinalis и Mimulus lewisii, — посещения шмелей, собирающих пищу, резко упали. Аналогичные эффекты наблюдались при сочетании красной окраски и разбавленного нектара, показывая, что цветочное оформление и черты вознаграждения также взаимодействуют, препятствуя посещению пчел.
По словам Гегира, шмели, как и большинство опылителей, генетически не запрограммированы посещать только определенные цветы.
Они универсалы, стремящиеся максимально увеличить скорость получения вознаграждения. Но идеальный опылитель, с точки зрения растения, — это тот, который применяет специальную стратегию кормодобывания, поскольку это поможет гарантировать, что каждое растение получает пыльцу только своего вида. Комбинируя определенные цветочные характеристики, растения манипулируют опылителями, чтобы они стали специалистами, делая обобщение менее экономически привлекательным вариантом.
Гегер говорит, что его исследование показывает, что по крайней мере две цветочные характеристики должны были измениться, чтобы птичий цветок Mimulus cardinalis произошел от пчелиного цветка Mimulus lewisii, и что эти изменения послужили отпугиванием пчел. Чтобы узнать, почему пчелы избегают птичьих цветов, Гегир поставил в своей лаборатории другой эксперимент.
Сначала он использовал корм для пчел на множестве бумажных цветов, которые были одного цвета и ориентации. Каждый цветок содержал сахарную награду.
Во время этих пробежек каждая пчела научилась связывать каждый цвет и комбинацию ориентации с наградой.Затем те же самые пчелы кормились на смешанных массивах, в которых одна комбинация цветовой ориентации содержала нектар, а другие комбинации содержали дистиллированную воду. Гегир и его ученики наблюдали, как долго пчелы узнают, какие цветы стоит посетить. Как только они смогли сделать правильный выбор в 80% случаев, они наблюдали за следующими 20 посещениями цветов, отмечая временной интервал между посещениями цветов и количество раз, когда пчелы посещали цветы, не приносящие вознаграждения.
Они обнаружили, что пчелам было намного труднее научиться и эффективно определять комбинации признаков птицы, чем комбинации признаков пчелы, — ответ, который не был предсказан на основе реакции, наблюдаемой, когда каждый признак был представлен изолированно. «Эти данные свидетельствуют о том, что эволюционные переходы от пчелы к птице часто сопровождаются переходом от цветков к классическим комплексам« птичьих »черт, потому что пчелам особенно трудно сочетать красный цвет с другими сенсорными чертами, включая нектарные награды», — говорит он. .«Им требуется больше времени, чтобы научиться находить эти комбинации, а как только они их выучат, им потребуется больше времени, чтобы распознать эти цветы. Таким образом, пчелы избегают птичьих цветов в смешанной цветочной среде, потому что это имеет экономический смысл для них. Когда Собрав все это вместе, вы обнаружите, что «птичьи цветы» на самом деле «антипчелиные цветы», которые действуют, используя определенные сенсорные и когнитивные ограничения ».Гегир говорит, что исследование предлагает новый взгляд на преобладающие теории о том, как растения эволюционируют, чтобы манипулировать своими животными-опылителями. «С экологической точки зрения идеальный опылитель — это тот, который всегда собирает корм на цветах одного и того же типа, поэтому пыльца передается эффективно.
В действительности опылители универсальны, и они должны просто собирать корм случайным образом. Таким образом, большой вопрос заключался в том, как растения получают опылители делать то, что хотят?
"Ответ кроется в сложности цветков. У каждого растения есть цветок, состоящий из уникальной комбинации сенсорных и структурных особенностей, которые опылители должны усвоить и запомнить, чтобы эффективно находить нектарные награды.
Однако способность опылителей к управлению информацией о них ограничена. более одной уникальной комбинации за раз, что делает обобщение дорогостоящей стратегией поиска пищи. В случае двух видов Mimulus затраты, связанные с сочетаниями птиц, намного превышают затраты, связанные с сочетаниями пчел, поэтому пчелы избегают их, чтобы увеличить свои эффективность кормодобывания ".