Биологи описали первый пример распространения семян двукрылыми насекомыми. Они обнаружили, что клептопаразитические падальные мухи Bengalia varicolor воруют у муравьев семена мирмекохорных — то есть расселяющихся за счет муравьев — растений.
Делают они это ради питательных придатков таким семян — элайосом. Эксперименты показали, что после кормления мух муравьи почти всегда повторно собирают семена и уносят в муравейники, где те могут прорасти. При этом вмешательство мух увеличивает расстояние, на которое расселяются семена, и повышает шансы, что они окажутся в более отдаленном муравейнике, что выгодно растению. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.
По оценкам ботаников, порядка 10-20 тысяч видов растений расселяются с помощью муравьев. Это явление известно как мирмекохория. В простейшем случае муравьи собирают семена и уносят в свои кладовые, где некоторые из них прорастают. Однако большинство мирмекохорных растений стремятся повысить шансы, что их семена попадут в муравейник. Для этого они снабжают их элайосомами — сочными структурами, которые богаты белками и липидами и привлекательно пахнут. Муравьи находят семена с такими придатками по запаху и приносят в свои колонии. После этого они отделяют и съедают элайосомы или скармливают их личинкам. Сами же семена отправляются в мусорные кучи внутри или за пределами гнезда — идеальное место для прорастания, богатое питательными веществами и, в случае подземных мусорных куч, безопасное.
Впрочем, как установила команда биологов под руководством Гао Чена (Gao Chen) из Куньминского ботанического института Китайской академии наук, во взаимовыгодные отношения мирмекохорных растений и муравьев может вмешаться третья сторона. Исследователи проводили на юго-западе Китая наблюдения за клептопаразитическими падальными мухами Bengalia varicolor. Эти насекомые воруют у муравьев добычу, которую те несут в колонию, и похищают их личинок и куколок, когда рабочие особи выносят тех из гнезда для транспортировки на новое место. Авторы обратили внимание, что семена мирмекохорных растений с элайосомами также привлекают клептопаразитических мух.
В течение 15 минут после того, как муравьи находили такие семена и начинали транспортировать их в гнездо, рядом появлялись Bengalia varicolor. Сначала мухи следили за своими жертвами с ветки или камня. Затем они спускались, приближались к муравьям и обхватывали семена передними лапками — а средними и задними лапками заякоривались в субстрате. В результате мухи и муравьи начинали тянуть семя в противоположных направлениях. Муравьи в ответ пытались менять направление движения и контратаковать, но мухи уклонялись, поднимаясь в воздух, и за одну-четыре попытки сбрасывали их с семян. После этого Bengalia varicolor улетали и уносили добычу. Приземлившись в безопасном месте, мухи от одной до семи минут кормились элайосомами, после чего оставляли семена на месте — или отбрасывали их на некоторое расстояние. Интересно, что впоследствии муравьи зачастую повторно находили семена с частично объеденными придатками и уносили их.
Чен и его коллеги решили оценить влияние клептопаразитических мух на расселение мирмекохорных растений. Для этого они поставили серию полевых экспериментов с участием нескольких видов муравьев. Поскольку размер мух мог влиять на их способность распространять семена, исследование проводилось в двух регионах: в Шилинь-Ийском автономном уезде провинции Юньнань, где эти насекомые более крупные, и в уезде Хуанпин провинции Гуйчжоу, где они начительно мельче. В обоих регионах были заложены по три участка на расстоянии более 500 метров друг от друга. В ходе испытаний авторы оставляли около одного из расположенных на участке муравейников кучку из 15 семян стемоны Stemona mairei или гимноспории Gymnosporia berberoides. Оба этих растения относятся к мирмекохорным, но у первого семена крупнее, чем у второго. Затем за семенами непрерывно следили на протяжении нескольких часов, после чего отмечали их местонахождение раз в сутки вплоть до истечения трех дней с начала опыта. В половине случаев авторы исключили присутствие мух Bengalia varicolor, отлавливая всех замеченных особей этого вида, а в половине случаев не делали этого. На каждом из участков эксперимент повторяли не менее 12 раз, размещая семена в разных точках.
Проанализировав собранные данные, исследователи пришли к выводу, что в присутствии клептопаразитических мух семена стемоны и гимноспории распространяются на более значительные расстояния (p < 0,001). Эта закономерность проявлялась в испытаниях с участием крупных мух и крупных семян; крупных мух и мелких семян; а также мелких мух и крупных семян (p < 0,001; p < 0,01; и p < 0,001 соответственно); но не мелких мух и мелких семян. Эти результаты могут указывать, что крупные семена более привлекательны для Bengalia varicolor независимо от собственного размера насекомых.
По итогам трехдневных испытаний семена стемоны и гимноспории могли быть перенесены муравьями в ближайшую к месту их размещения или более отдаленную колонию и после отделения элайосомы выброшены в мусорную кучу. Кроме того, они могли оказаться за пределами муравейников. По словам авторов, для растений оптимален сценарий с попаданием в мусорную кучу более отдаленного муравейника: он сочетает выгоду от расселения на большее расстояние от родительского экземпляра с возможностью прорастать в богатом питательными веществами и безопасном месте. Как показал анализ, клептопаразитические мухи повышают вероятность такого варианта развития событий. Из украденных ими семян большинство (93,37 процента) в конце концов были повторно собраны муравьями и оказались в их колониях. При этом в присутствии Bengalia varicolor семена с большей вероятностью оказывались в более отдаленных муравейниках (за исключением испытаний с участием мелких мух и крупных семян). Кроме того, в присутствии крупных мух увеличивалось число более отдаленных муравейников, в которые попадали семена.
Результаты исследования демонстрируют, что клептопаразитические мухи Bengalia varicolor, обворовывающие муравьев, увеличивают эффективность распространения семян мирмекохорных растений, позволяя им расселяться на более значительные расстояния и добираться до недоступных в противном случае мест. По словам Чена и его коллег, это первый известный пример расселения растений за счет двукрылых насекомых (Diptera). При этом, скорее всего, похожие взаимоотношения между мухами из рода Bengalia, муравьями и мирмекохорными растениями обычны в тропиках и субтропиках Юго-Восточной Азии и Африки.
Автор: Сергей Коленов