Секрет цветения Атакамы невидим для человеческих глаз

Пустыня Атакама, которая простирается примерно на 1 600 км вдоль западного побережья конуса Южной Америки, является самым сухим местом на Земле. Некоторые метеостанции там никогда не регистрировали осадков на протяжении всего своего существования, сообщает «Еurekalert».

Но она обитаема. Здесь живут множество видов, которые больше нигде не встречаются, приспособленные к экстремальным условиям. И примерно каждые пять-10 лет, с сентября до середины ноября, в Атакаме находится одна из самых впечатляющих достопримечательностей мира природы: «desierto florido» (буквально «цветущая пустыня»).

Эти массовые цветения, одно из которых в настоящее время происходит в северной части Атакамы после обильных осадков, прошедших в начале этого года.

Но какие физиологические и эволюционные механизмы обеспечивают большое разнообразие цветов, форм и визуальных узоров цветов во время desiertos floridos? И как опылители – в Атакаме, в основном перепончатокрылые, как одиночные осы и пчелы, – для пользы которых развилась эта визуальная феерия, воспринимают всю эту изменчивость?

Цель ученых состояла в том, чтобы пролить свет на экологические и эволюционные механизмы, которые вызывают биологическое разнообразие в экстремальных условиях, таких как пустыня Атакама, - сказал автор доктор Хайме Мартинес-Хармс, исследователь из Института сельскохозяйственных исследований в Ла-Крус, Чили.

Мартинес-Хармс и его коллеги изучили событие desierto florido в конце 2021 года недалеко от города Кальдера на севере Чили. Несмотря на то, что он был меньше по размеру, чем событие, происходящее в настоящее время, он был хорошо виден спутникам. Доминирующим видом было C. longiscapa (семейство Montiaceae), однолетнее растение высотой до 20 см, которое цвело на двух различных участках в десятки километров в поперечнике. Эти пятна состояли из равномерно цветущих фиолетовых и желтых цветов. Между ними росли многочисленные промежуточные (т.е. красноватые, розоватые и белые) цветки одного и того же вида, что убедительно свидетельствует о том, что фиолетовые и желтые морфы являются наследственными вариантами, которые могут скрещиваться.

Насекомые, с их сложными глазами и различной чувствительностью, видят мир совсем иначе, чем люди. Например, большинство перепончатокрылых имеют три типа фоторецепторов, которые максимально чувствительны к УФ, синему и зеленому.

Мартинес-Хармс использовал камеры, чувствительные к видимому свету и ультрафиолетовому излучению, а также спектрометры для измерения отражения, поглощения и пропускания различных длин волн лепестками в общей сложности 110 фиолетовых, желтых, красных, розовых и белых цветов C. longiscapa. Это позволило им создать составные изображения этих вариантов, как видят их многочисленные виды опылителей.

Результаты показывают, что только в пределах этого единственного вида растений разнообразие, ощутимое для опылителей, было больше, чем для нас. Например, перепончатокрылые, как и мы, могут легко различать красный, фиолетовый, белый и желтый варианты. Но они также могут различать цветы с высоким и низким УФ-отражением среди желтых и фиолетовых цветов. УФ-«рисунок бычьего глаза» в основе некоторых цветов, который направляет опылителей к нектару и пыльце, невидим для нас.

Исключение составляют УФ-отражающие розовый и красноватый C. longiscapa, которые довольно отчетливы для человеческих глаз.

Это визуальное разнообразие цветов, в основном связано с различиями между беталаинами (пигментами). Беталаины не только придают цвета цветам, но они также защищают от засухи, солевого стресса и повреждений.

Исследователи предположили, что в предпочтении различных цветов и узоров у многих видов опылителей - эволюционный процесс, который в основном ускользает от человеческого зрения.

Большие различия в цвете и узорах одного и того же цветка могут быть объяснены предпочтениями различных видов насекомых-опылителей. Что может в процессе короткой эволюции привести к новым формам, цветам и узорам наиболее привлекательным для насекомых, а также их связи с такими признаками, как запахи, производимые цветами.