Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях

Глава 4

Опылители

1 ТРИЛЛИОН ДОЛЛАРОВ - ГОДОВЫЕ ПРОДАЖИ В ПРЯМОЙ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОПЫЛЕНИЯ ЖИВОТНЫХ

190 МЛРД ДОЛЛАРОВ - ГОДОВЫЕ УСЛУГИ, ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЕ ФЕРМЕРАМ НАСЕКОМЫМИ-ОПЫЛИТЕЛЯМИ

ДВЕ ТРЕТЬИ - ОСНОВНЫЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ, ЗАВИСИМЫЕ ОТ ОПЫЛЕНИЯ НАСЕКОМЫМИ

В декабре 1884 года пароход «Тонгариро» отправился из Лондона в Крайстчерч в Новой Зеландии. Новое судно с железным корпусом водоизмещением более 4000 тонн было построено для работы на дальние расстояния, необходимой для поддержания связи между глобальной империей, и обладало новой инновацией в области охлаждения. Спрос на мясо и молочные продукты рос, и с такими средствами поставки из далеких колоний их было бы легче отправлять обратно в родную страну. Однако по пути в Новую Зеландию она несла в своем холодном отсеке гораздо более необычный груз: шмелей.

Фермеры новой колонии Новой Зеландии быстро поняли, что влажный умеренный климат идеально подходит для пастбищ, на которых разводят овец и крупный рогатый скот. Но возникла проблема. Клевер с красными цветками, который они привезли из Англии и который так обогатил их новые пастбища, не мог давать семена на новых территориях южного полушария.

Семена приходилось импортировать из Великобритании, чтобы каждую весну можно было засеять новые пастбища. Причина, по которой эти жизненно важные с экономической точки зрения растения не смогли воспроизвести себя, и почему приходилось осуществлять дорогостоящие и неудобные поставки семян из Европы, заключалась в том, что у клевера не было естественных опылителей, которые позволяли его цветкам давать семена.

Именно Чарльз Дарвин понял, что трубчатые цветы клевера зависят от длинноязычных шмелей для завершения жизненного цикла растения. Они развивались вместе - цветок и насекомое, идеально подходящие друг другу. Цветки клевера нуждались в пчелах для перемещения пыльцы, в то время как пчелы нуждались в нектаре, поставляемом цветами для еды.

Отправка пчел в охлаждаемом отсеке Тонгариро была не первой попыткой перевезти живых английских пчел на другой конец света. «Общество акклиматизации», созданное новозеландскими колонистами, чтобы спроектировать среду обитания так, чтобы их новый дом стал больше похож на старую страну, уже доставило несколько партий мертвых шмелей. Целые гнезда были упакованы в ящики и сохранены в тепле на время плавания.

Но пчелы умерли. Затем была предпринята попытка доставки только пчелиных маток. Заполненные мхом, они стали влажными, образовалась плесень и тоже умерли. Холодильные помещения на Тонгариро открыли новые возможности. Короткошерстных шмелей собирали кентские рабочие, которым было поручено расчистить канавы. Им предлагали награду за любых шмелиных королев, которых они могли найти.

Пчелы прибыли в Веллингтон и были отправлены в Литтелтон, чтобы 8 января 1885 года прибыть в сады Кентерберийского общества акклиматизации, которые никогда не знали таких насекомых. Уже оплодотворенные матки улетели на летнем ветру и помогли основать новые династии шмелей. И сделали это быстро. В 1886 году шмели были зарегистрированы в 100 милях к югу, 86 милях к западу и 55 милям к северу от района выпуска. К 1892 году шмелей было так много, что опасались, что они станут проблемой для пчеловодов из-за конкуренции, которую они вызовут с медоносными пчелами.

В общей сложности восемь иностранных видов пчел были намеренно выпущены в Новой Зеландии для производства меда и опыления сельскохозяйственных культур и пастбищ. Эти насекомые были жизненно важными с экономической точки зрения. Весь экспорт страны - мяса, молочных продуктов, лесных материалов, фруктов и овощей, а также шерсти в некоторой степени зависит от опыления насекомыми, и пчелы, таким образом, были основной частью создания благосостояния Новой Зеландии - одной из самых богатых стран мира.

Но почему некоторым растениям требуются насекомые для производства того, на что мы полагаемся?

Пол растения

Как и у высших животных, у цветковых растений есть мужская и женская анатомия. Структуры, производящие пыльцу, аналогичны семенникам животных, которые производят сперму. Органы, оплодотворенные мельчайшими зернами пыльцы, сравнимы с яйцеклетками, производимыми яичниками животных. Когда генетический материал, содержащийся в зерне пыльцы, соединяется с материалом ядра яйца, может развиться жизнеспособное семя. Акт опыления, предпринятый шмелями в Новой Зеландии, завершился, когда они перенесли пыльцу с одного цветка, чтобы оплодотворить «яйцо» в другом. Когда они это сделали, семена выросли.

Почему растения тянутся к таким неприятностям и побуждают насекомых и других помогать им? По той же причине, по которой животные испытывают много проблем, чтобы заняться сексом. И это потому, что секс позволяет индивидуумам, участвующим в нем, максимизировать возможности выживания своего потомства и, следовательно, свой собственный генетический состав.

Потомство и семена, полученные половым путем, имеют смесь генов двух родителей. Без секса размножение происходит путем клонирования - в результате идентичные особи обладают только одним набором родительских генов.

Некоторые животные и растения вынуждены использовать метод клонирования, по крайней мере, время от времени, например, когда партнер не может быть найден, но преимущества пола настолько огромны, что подавляющее большинство высших животных и растений вкладывают значительные средства, время и силы на то, чтобы увековечить себя через сексуальный путь.

Самые передовые и специализированные стратегии, обеспечивающие опыление, были разработаны цветущими растениями мира. До появления этих передовых организмов, которые сейчас доминируют над жизнью на суше, земная среда была еще зеленой, но с более примитивными растениями, включая печеночники, мхи, папоротники и леса из деревьев, которые были предками современных хвойных пород.

В период до того, как растения, опыляемые животными, развили свои специализированные структуры и стратегии, опыление насекомыми и другими животными, вероятно, все еще происходило, но случайно, а не намеренно, поскольку существа, питавшиеся питательными репродуктивными органами растений, перемещали пыльцу.

Возможно, это был первый шаг к эволюции цветущих растений, среди которых мы живем сегодня. Все четыре основные группы насекомых-опылителей - жуки, мухи, пчелы, осы, бабочки и мотыльки - эволюционировали до появления передовых цветковых растений, поэтому кажется, что что-то произошло, чтобы запустить новые отношения, которые так распространены сегодня.

Ключевой переключатель, который, по-видимому, произошел, заключается в том, как насекомые из хищников репродуктивных органов растений превратились в преднамеренно привлеченных растениями. Первоначально это, вероятно, происходило из-за того, что растения производили пыльцу, богатую белком, которую насекомые собирались съесть, и в процессе переходили к другим цветам, тем самым завершая сексуальные амбиции растения. Очевидно, недостатки, связанные с получением дополнительной пыльцы, перевешивались преимуществами более успешных половых контактов.

Похоже, это впервые произошло около 140 миллионов лет назад (примерно три четверти пути до Кембриджа в воображаемом путешествии, которое мы предприняли в предыдущей главе). Примерно тогда появились представители семейства растений, в которое входят современные магнолии, мускатный орех, корица и авокадо. Присутствовала и группа, в которую входят чай, шоколад, хлопок, тыквы и дыни.

Это было началом стремительного роста разнообразия, который в конечном итоге привел к тому, что сегодня существует около 400 000 различных видов цветковых растений. В то время как некоторые (например, травы) полагаются на ветер для перемещения пыльцы между разными особями, и гораздо меньшее количество - на воду, подавляющее большинство цветущих растений - около 90 процентов современных видов - зависят от животных, которые переносят пыльцу между цветами.

Причина, по которой опыление животными имеет смысл, довольно проста. Распространение пыльцы на ветру - случайный и неэффективный метод. Поиск способов переноса пыльцы непосредственно с одного цветка на другой - более надежный способ убедиться, что работа выполняется, и требует меньше пыльцы. Однако это требует других инвестиций, включая создание структур для привлечения животных-опылителей, таких как органы, производящие нектар, которые производят сладкие вещества, которые так нравятся многим животным. Растения также должны вкладывать энергию в создание цветов и ароматов, рекламирующих нектар.

Если растению удается соблазнить насекомое сладкой жидкостью или избытком пыльцы, то есть большая вероятность, что оно запылится и затем перенесет крошечные генетические капсулы к другому цветку, что позволит ему вырастить семена.

Начнем с того, что, вероятно, таким образом сложился довольно широкий набор взаимоотношений между растениями и животными, при этом насекомые-генералисты посещали довольно широкий спектр растений. Но со временем возникали все более и более сложные отношения, когда некоторые животные были связаны только с одним или небольшой группой растений.

Различные виды насекомых, а также некоторые птицы и летучие мыши приспособились к питанию исключительно высокоэнергетическим нектаром - и ничем или почти ничем другим.

Исследования в тропических лесах показывают, что - как и следовало ожидать - растения, которые сильно рассредоточены, как правило, имеют своих собственных специализированных опылителей, в то время как более распространенные массово цветущие деревья часто опыляются различными универсальными насекомыми.

Одна группа, которая часто ассоциируется с узкоспециализированным опылением, - это орхидеи.

Эти растения с их чудесно замысловатыми цветами разработали способы привлечения насекомых, которые выходят за рамки обычного вознаграждения нектара, при этом около трети из 30000 или около того видов в этой группе достигают опыления обманным путем. Они заманивают опылителей к своим цветам обещанием еды, но на самом деле не дают ее.

Ярких цветов на цветах, иногда со сладким запахом, достаточно, чтобы насекомые попали туда, и, хотя после посещения насекомых следует разочарование, они все же собирают пыльцу. Очевидно, растения делают ставку на то, что вскоре их снова обманут, и они доставят пыльцу, которую впервые собрали, другому цветку, который использует тот же трюк.

Другая группа орхидей пошла еще дальше. Они используют стратегию, известную как сексуальный обман.

Самцов насекомых привлекает цветок через высвобождение полового феромона, используемого самками, чтобы побудить своих партнеров прийти и найти их. Самец пытается спариться с цветком и при этом собирает пыльцу.

Затем он переносит пыльцу к следующему ложному спутнику на другом цветке. Это очень сложная стратегия, и это означает, что растения, использующие ее, имеют, как правило, только один вид насекомых, который выполняет за них работу по опылению. Хотя мы склонны связывать опыление с пчелами, существует около 100 000 различных видов опылителей среди животных.