Прекрасный пример совместной эволюции: бражники табачные демонстрируют положительный энергетический баланс только после посещения определенных растений табака. Это показывает опыт с мотыльками, поглощающими нектар. Насекомые инстинктивно знают, какой цветок стоит усилий. Поскольку эволюция сделала так, что им особенно нравится запах этих цветов, сообщают исследователи в журнале Nature Communications.
Более 150 лет назад натуралист Чарльз Дарвин заметил, что внешний вид различных опылителей поразительно соответствует форме цветка посещаемых ими растений. Он описал коэволюционное внешнее соответствие цветов и опылителей как совершенный результат взаимной адаптации.
Наблюдения Дарвина вдохновили ученых во главе с Александром Хаверкампом из Института химической экологии Макса Планка, которые изучают табачную аскариду вида Manduca sexta. Они предположили, что даже для этого опылителя, который посещает относительно широкий спектр цветковых растений, должен быть цветок, который лучше всего ему подходит.
Какой цветок стоит посетить?
По мнению исследователей, основной причиной этого является энергетический баланс: чем меньше усилий мотылек должен приложить, чтобы выпить из цветка достаточно калорийный нектар, тем лучше. Чтобы проверить это предположение, Хаверкамп и его коллеги проверили энергетический баланс посещения цветка в специально построенной аэродинамической трубе.
Для этого ученые определили количество углекислого газа, выдыхаемого бабочкой, которое напрямую связано с потреблением калорий. Они также рассчитали концентрацию отдельных сахаров в цветочном нектаре и, следовательно, калорийность видов цветов, использованных в экспериментах. В целом исследователи спросили табачных бражников в аэродинамической трубе
доступны семь видов табака рода Nicotiana, цветки которых значительно различаются по длине чашечки.
Сопоставимое предложение нектара
На основе этих измерений и расчетов удалось рассчитать энергетический баланс для табачного рогового червя, посещающего цветок. В проигрыше было потребление калорий, которое измерялось в виде выделяемого углекислого газа. Потребление калорий в виде нектара компенсировалось увеличением энергии.
Оказалось, что все виды табака давали мотылькам примерно одинаковое количество калорий за одно посещение цветка. Если цветы были меньше и, следовательно, имели меньше нектара, нектар был тем более концентрированным.«Поэтому наличие нектара само по себе не могло быть причиной того, что посещение некоторых цветов было более целесообразным», - объясняет Хаверкамп.
Самый популярный цветок дает лучший энергетический баланс
Тем не менее аэродинамическая труба показала, что голодные мотыльки не одинаково сильно реагируют на все виды табака. Кажется, ее любимым табачным растением была Nicotiana alata. Мотыльки устремились к цветкам этих растений только сразу после того, как впервые почувствовали их запах.
Бражники смогли добраться до нектара своим хоботком особенно быстро на этих цветках. Потому что чашечки имеют такую же длину, как и хоботок животных. Как сообщают исследователи, только посещение этих цветов приводило к положительному энергетическому балансу. На всех других цветах бражники тратили слишком много энергии, потому что у них были проблемы с высасыванием нектара из-за слишком коротких или слишком длинных чашечек.
Врожденные ароматические предпочтения
Но как энтузиасты табака узнают, какой цветок лучше? Решающим фактором является запах цветов, говорят Хаверкамп и его коллеги. Как они сообщают, они также смогли использовать особый метод в аэродинамической трубе, чтобы визуализировать, где распространяются цветочные ароматы и насколько они сконцентрированы в соответствующих областях. Это позволило легко понять, как наличие запаха коррелирует с поведением летающей бабочки.
«Все мотыльки в экспериментах впервые в жизни испытали запах цветов», - говорят ученые. Соответственно, наблюдаемые предпочтения должны быть врожденными. «Таким образом, теория Дарвина не просто объясняет, почему у табачного бражника длинный хоботок, чтобы высасывать нектар из определенных цветов. Он также любит запах этих цветов больше, чем других», - объясняют исследователи.
«Совместная эволюция бабочки и цветка также означает, что бабочка получает наилучший энергетический баланс на соответствующем цветке», - заключают они.