Цветы выделяют аромат в ответ на электричество от прикосновения пчелы

Новое исследование показало, что электрический заряд, создаваемый посещающими шмелями, стимулирует некоторые цветы выделять больше своего сладкого аромата. Это первый случай, когда было показано, что растение использует присутствие опылителей как сигнал для выделения большего количества привлекательного запаха, увеличивая свои шансы быть посещенным.

Крошечный электрический заряд, который несут пчелы, как полагают, помогает пыльце прилипать к ним во время полета. Однако команда исследователей из Бристольского университета, Rothamsted Research и Кардиффского университета обнаружила, что он также может сигнализировать цветам об их присутствии.

По словам ведущего автора, доктора Клары Монтгомери, финансируемой BBSRC, эта черта, возможно, развилась у растений, чтобы максимизировать эффективность выделяемых ими привлекательных химических веществ.

"У цветов ограниченный запас этих ароматов, поэтому логично, что они выделяют их только тогда, когда их опылители рядом. По сути, рекламировать себя стоит только тогда, когда вы знаете, что у вас есть аудитория. Другие сигналы, которые они могут использовать, такие как дневной свет или температура, могут быть ненадежными, так как может быть ветрено или дождливо, что снижает присутствие опылителей.

Эти ароматы также используются насекомыми, которые хотят съесть растение или отложить на нем яйца, поэтому для растения жизненно важно увеличить шансы привлечь только опылителей".

Электрический заряд шмеля — где-то в районе 120 пикокулон (pC) — невероятно мал. Но команда обнаружила, что заряд в 600 pC (примерно эквивалентный пяти посещениям пчел) достаточен, чтобы вызвать у вида фиолетовой петунии Petunia integrifolia заметно большее выделение аромата.

Используя специально сконструированные арены для кормления, команда смогла измерить электрический заряд, переносимый каждой пчелой, а также количество основного привлекательного химического вещества — бензальдегида — выделяемого цветами в ответ на визиты пчел.

Чтобы отличить реакцию цветка на механический стимул (посадку пчелы) от реакции на электрический стимул, выделение аромата также измеряли у части петуний, которых касались либо заземленным металлическим стержнем, либо электрически заряженным нейлоновым шариком.

• Цветы, посещенные свободно летающими шмелями, показали значительное увеличение выработки летучих веществ.
• Напротив, цветы, которых касались заземленным металлическим стержнем, не показали такого увеличения.
• При касании электрически заряженным шариком (с зарядом, эквивалентным примерно пяти посещениям пчел) эмиссия аромата у цветков петунии снова значительно увеличивалась — примерно вдвое превышая средний объем запаха.

Долгое время было известно, что опылители несут положительный электрический заряд, но это первая демонстрация того, как растения используют это в своих интересах, говорит доктор Монтгомери.

"Частые посещения заряженными опылителями могут вызывать накопление заряда на цветке, который может превысить порог для выделения аромата. Таким образом, заряд может служить полезным индикатором количества опылителей в районе, позволяя растению оценивать потенциал для распространения пыльцы в реальном времени.

Текущее понимание электрических зарядов, переносимых разными видами насекомых, очень низкое, а влияние электрических полей на все биологические системы часто плохо изучено и трудно поддается количественной оценке".

Руководитель проекта, профессор Даниэль Робер из Бристольского университета, сказал: "Это открытие раскрывает ранее неизвестный тип взаимодействия между насекомыми и растениями — мир неуловимых электрических сигналов, которые мы, люди, не можем обнаружить".

Он также отметил инновационную ценность междисциплинарного сотрудничества между учеными Rothamsted и Бристольского университета, объединившего химических экологов, физиологов растений и экологов по сенсорным системам пчел.

"Насекомые являются доминирующими опылителями в агроэкосистемах, обеспечивая услуги опыления для многих наших культур. Чем лучше мы понимаем взаимодействия опылителей и растений, тем лучше мы можем сохранять опыляющих насекомых и обеспечивать продовольственную безопасность", — добавил доктор Йожеф Вутс, химический эколог в Rothamsted и соавтор.

Исследование "Bumblebee electric charge stimulates floral volatile emissions in Petunia integrifolia but not in Antirrhinum majus" (Монтгомери, К., Вутс, Й., Вудкок, К.М. и др.) опубликовано в журнале The Science of Nature.