Конкуренция среди лиловых цветов

Бодяк полевой (Cirsium arvense). Фото с сайта www.ecosystema.ru

Ботаник К. П. Глазунова и энтомолог Г. М. Длусский изучили привлекательность лиловых полевых цветов для насекомых-опылителей. Оказалось, что при внешнем сходстве соцветий у сложноцветных и ворсянковых, конкурентные отношения за опылителей среди этих цветов ослаблены. У семи изученных видов растений спектр опылителей отличался. При этом нашлись и узкие специалисты, привлекающие в основном шмелей, и широкие, которые посещались и мухами, и бабочками, и жуками. Отбор постарался сделать все возможное, чтобы и самые эффективные опылители шмели не потеряли интерес к этим цветам, и конкуренция не была бы угрожающей.

Перед нами изображения цветков семи видов из двух семейств: сложноцветных и ворсянковых. Первое, что бросается в глаза – это их несомненная схожесть. Они примерно одной лилово-фиолетовой гаммы, соцветия корзинки составлены десятками мелких трубчатых цветков с длинными пестиками и тычинками. Несмотря на внешнюю схожесть, эти две группы совершенно не родственны, происходят из разных филогенетических ветвей и представляют собой яркий пример конвергенции. И в действительности, цветки у них разного строения: различается строение обертки, число лепестков венчика, строение и число тычинок, строение пестика, порядок цветения отдельных цветочков в соцветии, да и устройство самих соцветий. Организация соцветий настолько разнится, что ботаники даже вынуждены для обозначания внешне похожих соцветий использовать различные термины – «корзинка» для сложноцветных и «дихазий» (под каждым верхушечным цветком закладывается по два побега с почками) для ворсянковых. Это хорошо видно на картинках:

Ворсянковые (Dipsacales): сивец луговой (Succisa pratensis) и короставник полевой (Knautia arvensis). Фото с сайта www.ecosystema.ru

Сложноцветные (Asteracea). Васильки луговой, шероховатый и фригийский (Centaurea jacea, C. scabiosa и C. phrigia). Фото с сайта www.ecosystema.ru

Сложноцветные (Asteracea): бодяк полевой (Cirsium arvense) и бодяк болотный (C. palustre). Фото с сайта www.ecosystema.ru

Семь перечисленных видов растений растут на полянах и лугах, часто встречаются вместе, и помимо этого у них совпадает летнее время цветения. И ясно, что опыляют их одни и те же насекомые-опылители, которые приспособлены добывать нектар из узких трубчатых венчиков. Простейшая логическая схема допускает, что те виды, которые быстрее усовершенствуют свою привлекательность для специфических опылителей, получат преимущество в размножении и вытеснят тех, которые отстанут в соревновании за опылителей.

Почему же эти растения не вытесняют друг друга? И как вышло, что при столь острой конкуренции эволюция позволила себе роскошь конвергенции? Видимо, или конкуренция неполная и опылители на самом деле у этих растений разные, или сходство цветов дает им некое общее преимущество. Ботаник К. П. Глазунова и энтомолог Г. М. Длусский с биологического факультета МГУ постарались ответить на этот вопрос в статье, опубликованной Журнале общей биологии (т.68, №5).

Для начала они выявили спектры опылителей. Все цветы посещали в основном шмели, пчелы, немного меньше мух журчалок, бабочки и жуки. Самые эффективные опылители – это шмели. На их ворсистом тельце переносится больше всего пыльцы. Поэтому естественным было бы для растения выработать приспособления для привлечения именно шмелей. Шмели предпочитают широкие лиловые цветки (белый цвет выбирают мухи) с узкими трубками длиной не меньше 1 см. Именно такой облик и приобрели все семь видов цветов, но в особенности сложноцветные. У ворсянковых длина венчика меньше 1 см., поэтому они менее конкурентоспособны. Но зато ворсянковые имеют дополнительные свойства для привлечения других насекомых. Венчики у них шире, поэтому вполне подходят для бабочек: ведь хоботок у бабочек менее гибкий, чем у шмелей, и попасть хоботком им проще в широкое отверстие венчика, чем в узкое. У василька лугового тоже относительно широкие венчики, но зато у ворсянковых шире все соцветие, то есть посадочная площадка для бабочек более удобная, и к тому же не колючая. Для журчалок привлекательны высокие пыльники тычинок ворсянковых: эти мухи, сидя на цветке, слизывают пыльцу или, собирая лапками несколько пыльников в букетик, поедают пыльцу, зависнув над цветком. Поэтому у ворсянковых больше половины насекомых-опылителей составляют журчалки. Также и василек шероховатый имеет и корзинки относительно мелкие, и очень длинные трубки у цветков (16,4 мм), поэтому шмели там объявляются редко, но зато из-за обилия пыльцы этот василек стал излюбленным растением у журчалок.

Бодяк полевой – это сорное растение нарушенных ценозов очень длинным периодом цветения. Ясно, что в этом случае растению нет смысла приспосабливаться к какому-то узкому спектру опылителей: они должны обеспечить себе непрерывный поток посетителей в течение всего лета и во всяком местообитании, где ему посчастливится укорениться. Так что бодяк полевой опыляется и шмелями, и журчалками, и настоящими мухами, и бабочками, и жуками. У сивца такой же широкий спектр опылителей. Сивец уходит от конкуренции, сдвигая на август-сентябрь время цветения. Так что этому растению не выгодно быть привередливым – нужно постараться привлечь всех насекомых, которые еще активны в этот период.

Так что эволюционные тренды ворсянковых и сложноцветных в общих чертах выглядят следующим образом. Форма, оттенок цветков и общий облик соцветия были сориентированы на эффективных опылителей – шмелей. Отклонения от оптимальных параметров цветков и соцветий возникали с целью дополнить набор опылителей и занять более широкую экологическую нишу. В итоге конкурентные отношения ослаблялись. Другой способ выйти из-под пресса конкуренции – сдвинуть время цветения. Так за счет разнонаправленных векторов отбора внешне сходные растения сосуществуют в одних местообитаниях.