Золотой чертополох чаще развивает механизмы защиты в богатой питательными веществами почве

от

Исследование Мичиганского университета показало, что растения, растущие в почве, богатой питательными веществами, могут быть более склонны к защите от насекомых.

Исследование, проведённое учёным Мичиганского университета Мией Ховард и опубликованное в журнале Oikos, показало, что золотой чертополох, который рос на полях, ежегодно удобряемых азотом в сельскохозяйственных объёмах, чаще «кивал» как механизм защиты от насекомых, откладывающих яйца на верхушке их стебля.

«Одной из интересных особенностей этого открытия является то, что существует множество гипотез и теорий, предсказывающих, что ресурсы будут влиять на эволюцию защиты растений, и здесь у нас есть первые экспериментальные доказательства, подтверждающие, что это действительно так», — сказала Ховард, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Мичиганского университета.

Стратегии защиты растений от травоядных

У растений есть множество стратегий защиты от травоядных. Одна из типичных тактик — химическая защита. Многие растения производят горькие соединения, чтобы их листья были неприятны на вкус, или иным образом отталкивали — или даже были токсичны — для травоядных. Эти защитные механизмы могут быть сложными и дорогостоящими для оценки, и их уровень часто зависит от текущего питательного статуса растения, что затрудняет определение того, является ли более высокий уровень защиты результатом эволюции (генетики) или уровня питательных веществ, к которым растение имеет доступ в данный момент, — сказала Ховард.

Золотой чертополох, произрастающий в Северной Америке и широко распространённый по всему миру, подвержен нападениям насекомых, которые откладывают яйца на верхушке стебля растения. Насекомые впрыскивают яйцо в стебель, что запускает формирование галла — защитного первого дома для развивающейся личинки после того, как яйцо вылупится, часто в виде розетки из закрученных листьев или круглого шара, образованного в стебле.

Чтобы предотвратить откладку яиц этими насекомыми на верхушках растений, некоторые растения золотого чертополоха «кивают» своими стеблями в период, когда эти мухи активно ищут растения-хозяева, изгибая свои стебли, чтобы скрыть кончики.

Для изучения «кивающего» золотого чертополоха Ховард исследовала участки растения, выращиваемого на биологической станции WK Kellogg при Мичиганском государственном университете. Там исследователи в течение трёх десятилетий обрабатывали тестовые участки сельскохозяйственными объёмами азотных удобрений.

Ховард обследовала шесть реплицированных полей, которые были естественным образом заселены золотым чертополохом. Она сравнила растения на удобренных участках с каждым полем с растениями, растущими на соседних, не удобренных участках с естественным уровнем доступных питательных веществ. Она обнаружила, что в участках с высоким содержанием питательных веществ была большая концентрация «кивающих» растений золотого чертополоха.

«Золотой чертополох, который кивает, является полезным объектом для изучения, — сказала Ховард. — Кивание — это генетическая характеристика: золотой чертополох без генетической способности не кивает, и золотой чертополох, который кивает, делает это независимо от того, сколько азота содержится в почве, что исследователи подтвердили в своём исследовании. Напротив, кивание — это сильно генетический признак, и кивающих золотых чертополохов можно определить, просто взглянув на них».

Однако, поскольку золотой чертополох выпрямляется обратно после скручивания в форме леденца, Ховард сказала, что её команде пришлось совершить несколько поездок на поля, чтобы обследовать популяции золотого чертополоха. Исследователи предполагают, что кивание золотого чертополоха приурочено ко времени, когда травоядные, образующие галлы на верхушке, летают в поисках золотого чертополоха, в который они могут отложить свои яйца. После того как этот период времени проходит, «кивающие» золотые чертополохи выпрямляются обратно.

«Это необычная защитная черта, но мы обнаружили, что такие типы «кивающих» золотых чертополохов были гораздо более распространены на удобренных участках, что позволяет предположить, что высокая доступность азота способствует увеличению защиты путём кивания», — сказала Ховард. — «Я думаю, что это действительно интересно — изучать эволюцию растений в реальном времени».

Ховард говорит, что исследование также указывает на важность долгосрочных исследовательских проектов.

«Нам очень повезло, что биологическая станция Kellogg начала этот эксперимент и продолжала поддерживать его в течение трёх десятилетий. Наличие таких долгосрочных экспериментов действительно ценно», — сказала Ховард. — «Вы можете не увидеть больших различий в популяциях растений в первые годы, но я думаю, что они становятся действительно хорошим ресурсом для изучения эволюции».

Предоставлено Мичиганским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте

Оставьте комментарий