Задолго до появления ярких лепестков цветов древние растения полагались на тепло, чтобы привлекать опылителей. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что цикадовые – группа тропических растений, похожих на пальмы, – вырабатывают значительное тепло в своих репродуктивных структурах, чтобы привлечь жуков. Это открытие даёт представление о самых ранних формах опыления, предшествующих эволюции цветов на миллионы лет.
Как Тепло Работает в Качестве Сигнала для Опыления
Цикадовые являются термогенными, то есть они активно производят тепло, причём некоторые виды достигают температуры на 15°C (27°F) выше, чем окружающая среда. Исследователи подтвердили, что жуков привлекают самые тёплые части шишек цикадовых, даже когда другие сигналы, такие как запах, контролируются. Эксперименты с использованием ультрафиолетового красителя показали, что жуки последовательно посещали более тёплые области, указывая на то, что тепло является прямым аттрактантом.
Когда исследователи нагревали 3D-напечатанные шишки и закрывали их пластиком, чтобы предотвратить теплопроводность через прикосновение, жуки всё равно предпочитали тёплые шишки, а не неотапливаемые, доказывая, что инфракрасное излучение само по себе является сигналом. У жуков усики содержат TRPA1, теплочувствительный ионный канал, также обнаруженный у змей и комаров, настроенный на конкретный температурный диапазон их растений-хозяев. Это говорит о том, что жуки биологически оснащены для обнаружения и реагирования на тепло цикадовых.
Эволюционная Загадка Цветковых Растений
Это исследование проливает свет на давний эволюционный вопрос: почему цветковые растения (ангиоспермы) так быстро диверсифицировались, в то время как цикадовые остались относительно ограниченными по количеству видов? Авторы предполагают, что опыление на основе инфракрасного излучения могло ограничить способность цикадовых формировать специализированные отношения с более широким кругом насекомых.
Цветы могут развивать сложные цветовые схемы, уровни насыщенности и оттенки, что позволяет им привлекать множество опылителей. Цикадовые, однако, могут регулировать только интенсивность тепла, что потенциально ограничивает их диверсификацию. Другие ботаники предполагают, что запах также мог помочь цикадовым диверсифицироваться, но цветковые растения имеют преимущество в сочетании запаха и цвета для более широкой привлекательности.
«Множество возможностей для диверсификации, вероятно, лучше, чем одна», – говорит Беверли Гловер, ботаник из Кембриджского университета.
Эти выводы являются значительным шагом вперёд в понимании эволюции растений и происхождения опыления, предполагая, что тепло было критическим экологическим взаимодействием задолго до эпохи цветов.
