Биологи из Тюбингенского университета продемонстрировали, что растения могут выбирать между альтернативными конкурентными ответами в зависимости от роста и плотности своих противников. Новое исследование ученых из Института эволюции и экологии показывает, что растения могут оценивать конкурентоспособность своих соседей и оптимально реагировать на них. Результаты были опубликованы в Nature Communications.
Животные, сталкивающиеся с конкуренцией, как было показано, оптимально выбирают между различными видами поведения, включая конфронтацию, избегание и терпимость, в зависимости от конкурентоспособности своих противников по сравнению с их собственными. Например, если их конкуренты крупнее или сильнее, ожидается, что животные «откажутся от борьбы» и предпочтут уклонение или терпимость конфронтации.
Растения могут обнаруживать присутствие других конкурирующих растений по различным признакам, например, по уменьшению количества света или по соотношению красных и дальних красных длин волн (R:FR), что происходит, когда свет фильтруется через листья.. Известно, что такие сигналы конкуренции вызывают два типа реакций: конфронтационное вертикальное удлинение, с помощью которого растения пытаются перерасти и затенять своих соседей, и теневыносливость, которая способствует продуктивности в условиях ограниченного освещения. Некоторые растения, такие как клональные растения, могут проявлять поведение избегания в качестве третьего типа реакции: они растут вдали от своих соседей. «Эти три альтернативных ответа растений на световую конкуренцию хорошо описаны в литературе», - говорит Михал Грунтман, ведущий автор статьи. «В нашем исследовании мы хотели узнать, могут ли растения выбирать между этими ответами и сопоставлять их с относительным размером и плотностью своих противников."
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи использовали клональное растение Potentilla reptans в экспериментальной установке, которая имитировала различные условия световой конкуренции. Они использовали вертикальные полосы прозрачных зеленых фильтров, которые уменьшали как количество света, так и R:FR, и поэтому могли обеспечить реалистичную симуляцию световой конкуренции. Изменяя как высоту, так и плотность этой смоделированной растительности, исследователи могли представить растениям различные сценарии световой конкуренции.
Результаты показали, что Potentilla reptans действительно может оптимально реагировать на конкуренцию. Когда растения подвергались обработке, имитирующей низкорослые соседи, которые представляли конкурентов, которые были слишком плотными, чтобы их можно было избежать в поперечном направлении, но могли перерасти в вертикальном направлении, Potentilla reptans продемонстрировала самый высокий конфронтационный вертикальный рост. Однако под смоделированными высокорослыми соседями, которые не могли перерасти ни по вертикали, ни по латерали, растения проявляли самую высокую теневыносливость. Наконец, под высокими редкими соседями, которых можно было избежать только сбоку, растения демонстрировали наиболее высокий уровень бокового избегания.
Результаты этого исследования показывают, что растения могут оценивать плотность и конкурентоспособность своих соседей и соответствующим образом адаптировать свои реакции. «Такая возможность выбирать между различными реакциями в зависимости от их результата может быть особенно важна в гетерогенных средах, где растения могут случайно расти под соседями с разным размером, возрастом или плотностью, и поэтому должны иметь возможность выбирать подходящую стратегию», - говорит Грунтман.. Это исследование предоставляет новые доказательства способности растений интегрировать сложную информацию об окружающей среде и реагировать на нее оптимальным образом.