13/01/2011 Кубинская лиана отращивает звуковые отражатели для летучих мышей

Как известно, растения, опыляемые животными, делают  все, чтобы привлечь их к своим цветкам. Одни виды находят генеративные органы растений зрительно, другие летят на запах. А как насчет слуха? Летучие мыши, которые питаются нектаром и являются опылителями и переносчиками семян многих растений, ориентируются в пространстве с помощью эхолокатора. Могут ли существовать «акустические маркеры» у опыляемых растений? До недавнего времени никто об этом не знал. В июле прошлого года в «Science» вышла статья, посвященная совместной эволюции кубинских опылителя и опыляемого на основании акустических адаптаций.

Автор статьи, Ральф Саймон, хироптеролог (исследователь летучих мышей) из института экспериментальной экологии университета Ульма (Германия) увидел на картинке редкую кубинскую лиану Marcgravia evenia: «..мне сразу бросились в глаза эти сильно вогнутые листья, что-то вроде миниатюрных спутниковых антенн, потому что я в лаборатории экспериментировал с такими же полусферическими структурами». Речь идет об особых листьях, расположенных непосредственно над выступающим вперед из листвы цветком. Поскольку, на Кубе фауна рукокрылых чрезвычайно разнообразна, Ральф предположил, что такие листья являются природным отражателем ультразвуковых сигналов. Вероятно, такой необычный способ привлечения опылителей развился из-за того, что растение встречается довольно редко. Отдельные особи располагаются в тропическом лесу на расстоянии несколько сот метров и даже километров. В таких условиях нужна дополнительная реклама.

Природный опылитель лианы - Землеройкообразный длинноязыкий вампир (Glossophaga soricina), маленькая летучая мышь из семейства листоносов (Phyllostomatidae). Этот зверек примечателен своим невероятно интенсивным обменом веществ, сравнимым по скорости  с таковым у колибри. Для активной жизни требуется соответствующая пища – чистые углеводы в виде простого сахара содержащегося в нектаре. Ральф Саймон с коллегами много лет исследует механизмы эхолокации у рукокрылых. Их способность воспринимать размер, форму и материал объекта по характеру отраженного сигнала.

В первую очередь исследователи проанализировали акустические свойства вогнутого листа. Оказалось, что лист представляет собой идеальный акустический отражатель, который посылает обратно мощный, всенаправленный и легко опознаваемый сигнал. Эхо от листа-отражателя остается без изменений вне зависимости от угла падения исходного сигнала. Отраженный звук идеально подходит для маркировки цветка. Следующим этапом была проверка теории.

Поскольку эксперименты в природе чреваты уникальностью (то есть повторить эксперимент будет невозможно) Ральф решил ставить опыты в лаборатории. Он сделал слепки с листьев-отражателей и изготовил несколько пластмассовых копий. Для контроля были также изготовлены копии обычных, невогнутых, листьев той же лианы. После этого ученые стали дрессировать летучих мышей. Сперва, листоносы обучились влетать в специально оборудованное помещение и искать там искусственный цветок, спрятанный в листве. Цветок искусственный, но корм в нем самый настоящий – нектар. Его размещали случайно в одном из 64 мест. Затем «цветок» стали помечать листом-отражателем, обычным листом или оставляли вовсе без маркера. При этом исследователи засекали время, которое зверьки затрачивали на поиски кормушки. Результаты полностью подтвердили предположения Ральфа. Обычный лист, находящийся рядом с «цветком» лишь немного снижает время поиска по сравнению с безлистным вариантом. В то же время вогнутый лист помогает быстро находить кормушку и экономит примерно 50% времени.

Ральф Саймон говорит: "Окружающая листва постоянно изменяет окраску звука отраженного сигнала - в зависимости от угла падения. А этот вогнутый лист ведет себя совершенно иначе и этим выделяется. Получается что-то вроде ультразвукового акустического маяка". Конечно, необычная форма лист и его ориентация снижает эффективность фотосинтеза. Однако эти затраты с лихвой окупаются преимуществом привлечения опылителей.

Доктор Марк Холдрейд, соавтор статьи из школы биологических наук Бристоля (Англия) говорит: «Этот эхо-маяк дает преимущества, как для растения, так и для летучей мыши. С одной стороны, это увеличивает эффективность кормежки летучих мышей. Это особенно важно, поскольку для удовлетворения энергетических потребностей зверьки должны посетить сотню цветков еженощно. С другой стороны низкая численность лиан Marcgravia evenia требует высокой мобильности опылителей»

Летучие мыши имеют большой участок обитания и отличную пространственную память. Это делает их исключительно эффективными опылителями, в том числе и других тропических видов. На основании полученных результатов ученые рассчитывают обнаружить и другие виды растений, которые разработали акустические механизмы привлечения опылителей.

Источники:

Flowering inflorescence of Marcgravia evenia. (A) dish-shaped leaf, (B) ring of flowers most of them in the male phase with anthers shedding pollen, (C) cup-like nectaries. (Credit: Image © Ralph Mangelsdorff)

http://www.dw-world.de/dw/article/0,,15313915,00.html

http://www.sciencedaily.com/releases/2011/07/110728144717.htm