Ученые обнаружили, как два близкородственных вида азиатского дневного цветка могут сосуществовать в дикой природе, несмотря на их конкурентные отношения. Благодаря сочетанию полевых исследований и экспериментов по искусственному опылению новое исследование показывает, что, хотя между двумя видами, Commelina communis и Commelina communis forma ciliata, существует репродуктивное вмешательство, оба могут противостоять негативным последствиям этого вмешательства посредством самооплодотворения.
Эти результаты предлагают другой взгляд на теории, связанные с сосуществованием, и предполагают новое значение способности растений к самоопылению. Вывод был сделан научным сотрудником Японского общества содействия науке Коки Кацухара и профессором Атуши Усимару, которые являются членами Высшей школы человеческого развития и окружающей среды Университета Кобе, и был опубликован 2 мая в журнале Functional Ecology..
Способность видов растений сосуществовать издавна интересовала ученых. Когда виды с общими опылителями цветут в одно и то же время в одном и том же месте, считается, что репродуктивное вмешательство, вызванное опылителями, затрудняет сосуществование этих видов растений. Репродуктивная интерференция возникает, когда пыльца другого вида оседает на пестик (женскую репродуктивную часть цветка), а конкуренция между пыльцевыми трубками вызывает снижение производства семян.
Два вида азиатского дневного цветка Commelina communis (Cc) и Commelina communis forma ciliata (Ccfc), обычно встречающиеся на полях и обочинах дорог в Японии, дают очень похожие цветы и привлекают одних и тех же опылителей. Сначала ученые посмотрели на два вида в дикой природе. Они обнаружили, что опылители, такие как пчелы и журчалки, без разбора посещали оба вида, и оба вида показали снижение производства семян по мере увеличения количества цветов у других видов. Иными словами, происходила взаимная репродуктивная интерференция. Опросы также показали, что Cc менее подвержен этому вмешательству, чем Ccfc. Это согласуется с преобладанием Cc в обследованных районах.
Сочетая полевые исследования с экспериментами по искусственному опылению, команда обнаружила, что самоопыление помогает уменьшить негативное воздействие репродуктивного вмешательства. Даже когда на один вид сильно повлияло большое количество цветов, произведенных другими видами, благодаря самоопылению обоим видам удавалось произвести достаточно семян, чтобы выжить. Cc смог произвести больше семян, чем Ccfc, за счет самоопыления, что, вероятно, является причиной асимметричного производства между видами.
Мы ожидаем, что Cc уничтожит Ccfc посредством вмешательства в репродуктивную функцию, но на самом деле оба вида можно найти в дикой природе. Кацухара и Ушимару предполагают, что распространение этих двух видов играет важную роль в их способности сосуществовать, несмотря на сильную конкуренцию между ними. В то время как в большинстве районов преобладает Cc, в некоторых районах Ccfc превосходит Cc по численности, что дает ему преимущество (в местах с более чем 70% Ccfc он может оставить больше семян, чем Cc). Даже когда он почти полностью окружен Cc, Ccfc все же может оставить некоторые семена в результате самоопыления.
Ученые считают, что самоопыление развилось таким образом, что растения все еще могут производить семена, даже когда опылителей мало. Это исследование предполагает, что самоопыление также может смягчить негативные последствия, когда пыльца других видов препятствует производству семян. Самоопыление также можно использовать для объяснения сосуществования растений, имеющих общих опылителей. Это открытие знаменует собой шаг вперед в прояснении сосуществования видов и дает новый взгляд на эволюционный фон самоопыления.