Шмели ускоряют цветение

Шмели ускоряют цветение

Весна наступила раньше, чем когда-либо до этого года, в сочетании с температурами, более типичными для раннего лета. Многие растения уже были в полном расцвете к середине апреля, примерно на три-четыре недели раньше обычного. Эти типы сезонных аномалий становятся все более частыми из-за изменения климата, и возникающая в результате неопределенность угрожает нарушить сроки взаимных отношений между растениями и их насекомыми-опылителями.

Исследовательская группа во главе с профессорами ETH Консуэло де Мораесом и Марком Мешером обнаружила, что одно своеобразное поведение шмеля может помочь преодолеть такие проблемы, облегчая координацию между пчелами и растениями, которые они опыляют. Группа обнаружила, что работники шмеля используют ротовые части, чтобы защемить листья растений, которые еще не зацвели, и что получаемый в результате ущерб стимулирует производство новых цветков, которые цветут раньше, чем те, которые не были даны на растениях. «подталкивать».

Их исследование только что было опубликовано в журнале Science . «Предыдущая работа показала, что различные виды стресса могут побудить растения к цветению, но роль поражения пчелами в ускорении цветения была неожиданной», – говорит Мешер.

Удивительное поведение от шмелей

Исследователи впервые заметили поведение во время других экспериментов, проводимых одним из авторов, Фотейни Пашалиду: опылители кусали листья тестируемых растений в теплице. «В ходе дальнейшего расследования мы обнаружили, что другие также наблюдали такое поведение, но никто не исследовал, что пчелы делают с растениями, и не сообщал о влиянии на производство цветов», – объясняет Мешер.

Вслед за своими наблюдениями исследователи ETH разработали несколько новых лабораторных экспериментов, а также провели исследования под открытым небом с использованием коммерчески доступных колоний шмелей – обычно продаваемых для опыления сельскохозяйственных культур – и различных видов растений.

Основываясь на своих лабораторных исследованиях, исследователи смогли показать, что склонность шмелей к повреждению листьев имеет сильную корреляцию с количеством пыльцы, которую они могут получить: повреждение пчел происходит намного чаще, когда у них мало или совсем нет пыльцы. Они также обнаружили, что повреждение листьев растений оказало драматическое влияние на время цветения у двух разных видов растений. Растения томатов, подвергшихся укусам шмелей, цветут на 30 дней раньше, чем те, на которые не были нацелены, в то время как растения горчицы цветут примерно на 14 дней раньше, когда их поражают пчелы.

«Ущерб от пчел оказал драматическое влияние на цветение растений, которое никогда не было описано ранее», – говорит Де Мораес. Она также предполагает, что стадия развития растения, когда его укушают шмели, может влиять на степень ускорения цветения – фактор, который исследователи планируют изучить в будущей работе.

Исследователи попытались вручную воспроизвести характер повреждений, нанесенных пчелами, чтобы увидеть, могут ли они воспроизвести эффект на время цветения. Но, хотя эта манипуляция привела к более раннему цветению у обоих видов растений, эффект был не таким сильным, как у самих пчел. Это заставляет Де Мораеса предположить, что некоторые химические или другие сигналы также могут быть вовлечены. «Либо это, либо наша ручная имитация повреждения была недостаточно точной», – говорит она. В настоящее время ее команда пытается определить точные сигналы, которые вызывают цветение и характеризуют молекулярные механизмы, участвующие в реакции растения на повреждение пчелы.

Явление также наблюдается в поле

Исследовательская группа ETH также смогла наблюдать за вредным поведением пчел в более естественных условиях, а докторант Гарриет Ламберт провела последующие исследования на крышах двух зданий ETH в центральном Цюрихе. В этих экспериментах исследователи снова наблюдали, что голодные шмели с недостаточным запасом пыльцы часто повреждали листья цветущих растений. Но повреждающее поведение было последовательно уменьшено, когда исследователи сделали больше цветов доступными для пчел.

Кроме того, не только выведенные в неволе шмели из экспериментальных колоний исследователей повредили листья растений. Исследователи также наблюдали диких пчел по крайней мере от двух дополнительных видов шмелей, кусающих листья растений на своих экспериментальных участках. Однако другие насекомые-опылители, такие как пчелы, не проявляли такого поведения: они, похоже, полностью игнорировали цветущие растения, несмотря на частые посещения ближайших участков цветущих растений.

Деликатный баланс начинает давать чаевые

«Шмели, возможно, нашли эффективный метод смягчения местного дефицита пыльцы», – говорит де Мораес. «Наши открытые поля гудят и от других опылителей, которые также могут извлечь выгоду из усилий шмелей». Но еще неизвестно, достаточен ли этот механизм для преодоления проблем, связанных с изменением климата. Насекомые и цветущие растения развивались вместе, имея долгую историю, которая обеспечивает тонкий баланс между расцветом и развитием опылителей.

Однако глобальное потепление и другие антропогенные изменения окружающей среды могут нарушить сроки этих и других экологически важных взаимодействий между видами. Такие быстрые изменения в окружающей среде могут привести, например, к тому, что насекомые и растения становятся все более несогласованными в своем развитии. «И это то, от чего обе стороны могут проиграть», – говорит Мешер.


Источник истории:

Материалы предоставлены ETH Zurich . Оригинал написан Питером Рюегом. Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Фотейни Г. Пашалиду, Гарриет Ламберт, Томас Пейбернес, Марк С. Мешер, Консуэло М. Де Мораес. Шмели повреждают листья растений и ускоряют производство цветов при недостатке пыльцы . Наука , 2020; 368 (6493): 881 DOI: 10.1126 / science.aay0496