Некоторые растения используют мимикрию, имитируя привычную птицам пищу, для успешного размножения. Китайские ученые выявили первое растение, плоды которого приобрели сходство с ягодами, что провоцирует птиц на их поедание и последующую транспортировку на значительные расстояния.
Dioscorea melanophyma — разновидность ямса, встречающаяся в горных областях юго-западного Китая. Подобно многим растениям, размножающимся не половым путем, этот ямс формирует бульбилы. Бульбилы представляют собой видоизмененные почки, которые превращаются в небольшие клубеньки. Они используются для вегетативного размножения: отделяясь от основного растения, бульбилы укореняются поблизости и дают начало генетически схожему потомству.
Несмотря на распространенность данной стратегии, она обладает значительным эволюционным изъяном. Бульбилы, как правило, падают на землю у основания родительского растения. Это удерживает потомство в определенной локации, усиливает конкуренцию за ресурсы с материнским растением и увеличивает их восприимчивость к локальным опасностям, таким как болезни или изменения окружающей среды.
В новом исследовании, результаты которого опубликовали в журнале Материалы Национальной академии наук (PNAS) , изучали необычные бульбилы ямса Dioscorea melanophyma, похожие на ягоды. Ученые доказали, что необычный облик бульбил — не случайность, а результат эволюционной мимикрии. Авторы провели сравнительный морфологический и спектральный анализ размеров и форм бульбил с аналогичными параметрами 27 видов настоящих ягод из того же региона.
Ученые также использовали рецепторно-шумовую модель, имитирующую цветовосприятие птиц, способных видеть ультрафиолетовый свет. Полученные результаты показали, что для пятнадцати и более видов птиц разница в цвете между искусственными и настоящими ягодами не превышает порог, при котором их можно различить.
В течение трех лет исследователи с использованием камер, установленных на лианах, наблюдали за тем, как птицы взаимодействуют с бульбилами. За этот период было зафиксировано 204 визита представителей 22 различных видов. Наибольшая активность наблюдалась с октября по февраль — в сезон, когда естественные ягоды в лесах становятся редкими. Даже в лабораторных условиях, искусственно создавая дефицит настоящих ягод, птицы начинали активно потреблять бульбилы, не различая их внешне от обычной пищи.
Анализ способности бульбил к прорастанию после прохождения через пищеварительный тракт объясняет, почему эта эволюционная стратегия оказалась успешной. В среднем, семена находились в кишечнике около 24 минуты – достаточно времени для того, чтобы птица переместилась на значительное расстояние. При этом подавляющее большинство (99%) семян сохраняли свою целостность, а их способность к прорастанию (около 86%) практически не отличалась от показателей контрольной группы (92%).
Это открытие стало первым подтверждением существования подобной мимикрии. До этого момента были известны случаи, когда растения обманывали животных при помощи окраски (например, орхидеи, подражающие самкам насекомых для обеспечения опыления) или семян (некоторые бобовые). Однако данный случай представляет собой первый зафиксированный пример, когда для привлечения распространителей эволюционировала не репродуктивная структура (семя или плод), а вегетативная – бульбила.
В процессе эволюции выявилось, что сложная и нестандартная адаптация оказалась действенной, трансформировав взаимовыгодное взаимодействие между растениями и птицами в эксплуатацию с одной стороны.