„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin

Kalmia szerokolistna zwana wawrzynem górskim ( Kalmia latifolia ) jest wieloletnim krzewem pochodzącym ze wschodnich Stanów Zjednoczonych i dobrze znanym po drugiej stronie Atlantyku jako roślina ozdobna. Pylniki kwiatu wawrzynu są przymocowane do małych woreczków na każdym płatku. Gdy kwiat dojrzewa, płatki wyginają się do tyłu, ciągnąc za nitki pręcika, które uginają się pod naprężeniem.

Ryc. 2. Kwiat wawrzynu górskiego z ośmioma z dziesięciu pylników wsuniętych do kieszeni w koronie i trzymanych pod napięciem © Derek Ramsey, Wikipedia:

Kiedy stosunkowo duży owad, taki jak trzmiel, lądując na kwiatku, może potknąć się o nitkę, uwalniając pylnik z kieszeni i wyrzucając pyłek w powietrze z dużą prędkością. Ponieważ większość pyłku jest wyrzucana w kierunku środka kwiatu, naukowcy uważają, że ten aparat katapultowy powoduje, że więcej ziaren pyłku przyczepia się do trzmieli.

Lucerna (Medicago sativa ) ma podobny mechanizm: nitki jej pręcika są sklejone razem w strukturę zwaną „kolumną płciową”, która jest utrzymywana pod ciśnieniem w dwóch połączonych ze sobą dolnych płatkach. Kiedy pszczoła naciska na te płatki, kolumna zostaje uwolniona, wyskakuje w górę i uderza w górne płatki. Kiedy to nastąpi, pyłek pada na żeński narząd rozrodczy kwiatu, a także na pszczołę, która następnie przenosi się na inny kwiat. Niektóre pszczoły, takie jak pszczoła miodna (Apis mellifera) nie lubią uderzeń rośliny, więc unikają lucerny lub uczą się docierać do nektaru bez potykania się o kwiat. Rolnicy nie mogą liczyć na wybredne pszczoły miodne, więc zamiast tego polegają na miesierkach lucernówkach (Megachille rodundata), ponieważ temu gatunkowi nie przeszkadzają wymierzane policzki. Śledź całą historię w tym filmie (uderzające kwiaty widać od 2:20).

Ryc. 3. Pszczoła odwiedza kwiat lucerny © Diana Sammataro, Sustainable Agriculture Research and Education:

Sztuczki wykonywane przez wawrzyn i lucernę są znane jako wybuchowe uwalnianie pyłku, a podobne urządzenia wyewoluowały w roślinach z kilku rodzin. Owady nie zawsze są w to zaangażowane: czasami rośliny polegają na wybuchowym zapylaniu, aby wystrzelić pyłek w powietrze, aby mógł rozprzestrzenić się na duże odległości i, przy odrobinie szczęścia, dryfować w kierunku podatnego kwiatu.

Już ta sztuczka jest pomysłowym mechanizmem, ale blednie w porównaniu z podstępem stosowanym przez storczyki neotropikalne z rodzaju Catasetum. Rośliny te wzbudziły podziw i zdumienie Karola Darwina: „Zarezerwowałem dla osobnego opisu jedną podrodzinę Vandeae, mianowicie Catasetidae, którą, jak sądzę, można uważać za najbardziej niezwykłą ze wszystkich storczyków”. (On the Various Contrivances by Which British and Foreign Orchids Are Fertilised by Insects, and on the Good Effects of Intercrossing, 1862).

Storczyki Catasetum są dwupienne (męskie lub żeńskie) i wykazują silny dymorfizm płciowy, co oznacza, że kwiaty obu płci wyglądają inaczej: do tego stopnia, że kiedyś uważano, że rośliny męskie i żeńskie są odrębnymi gatunkami. Te kwiaty nie wytwarzają nektaru, ale wydzielają zapachy, które są zbierane przez samce pszczół długojęzyczkowatych (plemię Euglossini), prawdopodobnie w celu zwabienia samic: nie wiemy tego na pewno.

Ryc. 4. Kwiatostan męski (po lewej) i żeński Catasetum arietinum © Brandt et al., 2020. AoB PLANTS 12(4).

Ryc. 5. Kwiat męski (na górze) i żeński Catasetum arietinum © Brandt et al., 2020. AoB PLANTS 12(4).

Kiedy samiec pszczoły długojęzyczkowatej ląduje na męskim kwiecie Catasetum, dotyka pary struktur przypominających czułki, które powodują wystrzelenie lepkiej chmury pyłku na niczego niepodejrzewającego gościa. Zdarza się to z taką siłą, że biedna pszczoła jest czasem zrzucana z kwiatka. Zauyważ oszałamiającą (dosłownie) prędkość wyrzucania pyłku, która może osiągnąć 2,6 m/s. Dla porównania, grzechotnik, kolejny mieszkaniec lasów neotropikalnych, uderza z prędkością 1,6 m/s. Nie wiemy, jak to robi storczyk, ale najwyraźniej w grę wchodzą zmiany potencjału elektrycznego i turgoru tkanek, podobnie jak w przypadku mimozy wstydliwej (Mimoza pudica). Nawiasem mówiąc, Darwin nigdy nie widział dzikich kwiatów Catasetum, ale doszedł do wniosku, że wyrzucanie pyłku musi być powiązane z zapylaniem przez pszczoły.

Ryc. 6. Samiec pszczoły długojęzyczkowatej © Alejandro Santillana, Insects Unlocked, Wikipedia:

Samiec pszczoły jest nie tylko zdziwiony, ale kończy z ogromnym ładunkiem: pyłek może stanowić 23% jego masy ciała. Ani trochę nie podoba mu się to brutalne traktowanie, więc podczas następnej wizyty może uniknąć męskiego kwiatu i zamiast tego wybrać kwiat żeński, który nie ma skłonności do plucia pyłkiem. To doskonale odpowiada storczykowi: zwiększa szanse, że pyłek zagnieździ się w specjalnym pojemniku żeńskiego kwiatu, zapładniając go.

Ryc. 7. Samiec Eufriesea auriceps niosący pyłek (wskazany strzałką) Catasetum fimbriatum © Reposi et al., 2021. Protoplasma 258(5):

Niektóre rośliny nie ograniczają się do obrzucanie pyłkiem niczego niepodejrzewających gości: uciekają się do przymusowej kontroli.

W starożytnej Grecji nimfy były bóstwami przedstawianymi jako przepiękne dziewice, które kręciły się wokół stawów, rzek i innych miejsc na świeżym powietrzu. Ale ich uroda była niebezpieczna: podobnie jak niegodziwe syreny, nimfy mogły zwabić cnotliwego człowieka, który akurat przechodził obok, prowadząc go do szaleństwa lub zatracenia.

Ryc. 8. Najady (nimfy słodkowodne) uprowadzające greckiego bohatera Hylasa © John William Waterhouse, 1896:

Nimfy mogły być produktem nadmiernie pobudzonej męskiej fantazji, ale zainspirowały również nazwę rodziny roślin lilii wodnych, Nymphaeaceae. I podobnie jak greckie nimfy, niektóre lilie wodne podstępnie czarują, czasem ze skutkiem śmiertelnym.

Biała lilia wodna lub pachnąca lilia wodna (Nymphaea odorata) to roślina wodna z płytkich jezior, stawów i wolno poruszających się wód w obu Amerykach. Jest to popularny wybór dla szkółek ozdobnych stawów i ogrodów wodnych na całym świecie, ale jego pływające liście mogą tworzyć grube płaty roślinności, czasami uniemożliwiając przenikanie światła i opóźniając przepływ wody. Więc ta roślina jest uważana w niektórych miejscach za inwazyjną.

Kiedy kwiat białej lilii wodnej się otwiera, jego żeńskie części mają kształt miski ze znamieniem na dole. Ta miska otoczona jest ścianą pręcików i wypełniona lepką cieczą pełną cukrów i substancji podobnych do detergentów (surfaktantów). Jeśli to urządzenie przypomina pułapkę, to dlatego, że nią jest.

Ryc. 9. Kwiat białej lilii wodnej © SanctuaryX, Wikipedia:

Pachnący kwiat – stąd epitet odorata – jest nieodparty dla pszczół, much i chrząszczy. Kiedy gość ląduje, wpada do miski. Próbuje się wyrwać, ale śliska zupa i palisada elastycznych pręcików utrudniają ucieczkę. Gdy owad walczy, pyłek przyczepiony do jego ciała jest zmywany przez płyn. Pyłek opada na dno miski, gdzie styka się ze znamieniem receptywnym, zapylając kwiat. Owad może w końcu wypełznąć lub utonąć: nie ma to żadnego znaczenia dla białej lilii wodnej. Ma swój pyłek.

Pod koniec pierwszego dnia kwitnienia kwiat zamyka się. Kiedy otwiera się ponownie następnego dnia, znamię nie jest już podatne i nie wytwarza się płyn, więc odwiedzającym go owadom oszczędzony jest wodnisty koniec. Zamiast tego mogą odlecieć pokryte pyłkiem, jeśli wpadną drugiego lub trzeciego dnia kwitnienia, kiedy pręciki uwalniają sypki materiał. Ta asynchroniczność znamię-pręcik zapobiega samozapłodnieniu. Czwartego dnia kwiat jest wciągany pod wodę, gdzie dojrzewają nasiona.

Ryc. 10. Pszczoły smuklikowate (rodzina Halictidae) są częstymi gośćmi białych lilii wodnych © Wikipedia:

W Ameryce Południowej gigantyczne lilie wodne, wiktorie królewskie ( Victoria spp.) przenoszą bezprawne przetrzymywanie na inny poziom. Ich kwiaty przyciągają i łapią chrząszcze do następnego dnia, kiedy pozwalają im wyjść - obładowanym pyłkiem. Obejrzyj film, na którym gigantyczny kwiat lilii wodnej otwiera się i zamyka w ciągu dwóch dni. Kwiat otwiera się w fazie receptywności znamienia, zamyka się, aby złapać chrząszcze, zmienia kolor na różowy (faza uwalniania pyłku), ponownie otwiera się, dla uwolnienia zapylaczy, a następnie zamyka się, zanim zatonie w wodzie.

Rośliny, więżąc czasowo owady, zwiększają prawdopodobieństwo zapłodnienia. Ten rodzaj związku jest znany jako zapylanie pułapkowe, a badania molekularne sugerują, że jest to jeden z najstarszych systemów zapylania. Nymphaeales (rząd składający się z lilii wodnych i innych roślin) oraz chrząszcze grają w tę grę od około 90 milionów lat. Działało to dobrze zarówno dla strażników więziennych, jak i dla więzionych.

Readers’ wildlife photos and stories

Why Evolution Is true, 6 czerwca 2022

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska

Athayde Tonhasca Júnior jest brytyjskim entomologiem.