Хотя по меньшей мере 75% видов наших сельскохозяйственных культур зависят от деятельности диких опылителей, мало что известно об их цветочных предпочтениях. Поскольку глобальные популяции домашних пчел-опылителей сокращаются, для нас крайне важно понять, какие факторы привлекают диких опылителей, таких как журчалки, к цветам, и как эти предпочтения различаются в условиях изменения окружающей среды. Теперь группа ученых из Университета Уппсалы и Флиндерса и Национального центра биологических наук (NCBS) обнаружила, что журчалки, группа универсальных опылителей, используют комбинацию сигналов, таких как цвет, форма и запах, для идентификации цветов.
Вы и я живем в сенсорном мире - зрение, звук, осязание и вкус сливаются воедино, чтобы дать нам ощущение того, что нас окружает. Однако представьте, что вы воспринимаете мир как муха с мозгом размером с булавочную головку. Тем не менее, многие насекомые с крошечным мозгом делают то же самое, что и мы, - идентифицируют такие объекты, как цветок или растение.
Группа Карин Нордстрем из Университета Уппсалы, Швеция, и Университета Флиндерса, Австралия, а также группа Шеннона Олссона из Национального центра биологических наук (NCBS) в Бангалоре, Индия, давно интересовались тем, как насекомые, с их «крошечный» мозг может распознавать такие объекты, как цветы. Теперь, благодаря совместной работе над журчалками, две команды нашли ответ. Эти насекомые используют мультимодальный сенсорный механизм - другими словами, журчалки нуждаются в сочетании признаков, включая форму, размер, цвет и запах, чтобы распознавать цветы в различных средах по всему миру.
Результаты команд особенно важны в свете наших скудных знаний о том, что привлекает диких насекомых-опылителей к цветам. Хотя по крайней мере 75% наших культурных растений зависят от деятельности диких опылителей, мало что известно об их цветочных предпочтениях. Поскольку глобальные популяции домашних пчел-опылителей сокращаются, для нас крайне важно понять факторы, которые привлекают диких опылителей, таких как журчалки, к цветам, и как эти предпочтения меняются в условиях изменения окружающей среды.
Когда Олссон из NCBS связалась со своей давней подругой и соратницей Карин Нордстрем из Университета Упсалы и Университета Флиндерса за помощью в идентификации вида журчалки, они и не подозревали, что это станет началом крупного проекта.
«Я был просто поражен, - говорит Нордстрем. «Этот образец журчалки, собранный на высоте 4000 метров в Гималаях, относится к тому же виду журчалки, Eristalis tenax, который также встречается в Швеции, Германии, США и Австралии», - добавляет она.
«Большинство исследований опыления относятся к конкретному климату или местности, поэтому трудно предсказать, относятся ли предпочтения опылителей к цветам, скажем, в Северной Америке, к Европе или Азии», - говорят Олссон и Нордстрем.«Поскольку мы изучали не только разные среды, но и разные континенты, наше исследование напрямую проверяет это предположение», - добавляют они.
Работа исследователей началась со сбора наблюдений за поведением журчалок в трех естественных средах обитания этих насекомых - тропическом Бангалоре, высокогорном Сиккиме и полудревесной Уппсале. Это помогло им собрать данные о характеристиках цветов, которые журчалки находили привлекательными и непривлекательными. Затем из «статистического супа» всех своих результатов команда извлекла информацию о чертах, которые журчалки, по-видимому, находили наиболее привлекательными и менее привлекательными. Затем, используя результаты своего статистического анализа, исследователи смоделировали набор гипотетических цветов, привлекательность которых для журчалок затем проверили в Бангалоре, Сиккиме и Упсале..
Эксперименты с искусственными моделями показывают, что журчалки предпочитают определенные комбинации характеристик цветов в определенных условиях. Например, цветочные модели маленьких синих моделей со специфическим запахом были очень привлекательны для журчалок в Бангалоре, но не в Сиккиме или Уппсале.
«Это действительно важно», - говорит В. С. Прагадиш, студент из лаборатории Олссона, участвовавший в исследовании. «Это означает, что у опылителей есть определенные предпочтения в отношении цветов в определенных местах. Без этих сигналов журчалки могут не распознать цветы как цветы», - говорит он.
«Наши модели не были имитаторами цветов или приманками - они просто использовали комбинации признаков, определенных в ходе нашего анализа. Некоторые из наших искусственных цветов были привлекательны во всех условиях, несмотря на то, что не получали вознаграждения или даже напоминали настоящий цветок», - говорит Нордстрём.
Роберт Рагузо, поведенческий эколог из Корнельского университета, не участвовавший в этом исследовании, в восторге от уникального и творческого подхода, использованного авторами при «опросе» журчалок. «Я уважаю мультимодальный подход, использованный в этой статье, и хотел бы, чтобы он привел к аналогичным исследованиям либо с разными центральными опылителями, либо с несколькими классами опылителей, разделяющими один и тот же цветочный рынок», - добавляет он.
Олссон и Нордстрем надеются продолжить свои исследования того, как журчалки и другие опылители широкого профиля воспринимают цветы, а также факторы, влияющие на предпочтения этих опылителей.
"Мы действительно хотели бы исследовать, как сетевые взаимодействия могут влиять на привлекательность цветов. Например, если поблизости есть много других цветов или много других опылителей, влияет ли это на сигналы привлекательности?" - спрашивает Нордстрём. «Как мозг кодирует цветочные объекты? Существуют ли в мозгу «цветочные нейроны»? Как журчалки понимают этот мультимодальный ввод? Вот некоторые из вопросов, над которыми мы действительно хотели бы поработать», - добавляет она.
Олссон добавляет, что их выводы могут иметь важное значение для разработки стратегий посадки, устойчивых к изменениям окружающей среды. «Мы действительно должны начать понимать опыление как глобальную экологическую услугу. Многие насекомые можно найти по всему миру, и понимание их на разных континентах необходимо не только для нашей собственной продовольственной безопасности, но, я считаю, для будущего этой планеты», - сказала она. говорит.
Работа, описанная в этой статье, будет опубликована в статье под названием «Моделирование in situ мультимодальных цветочных сигналов, привлекающих диких опылителей в разных средах», в журнале PNAS.