Пальчатокоренник фукса (Dactylorhiza fuchsii) произрастает по всему Объединённому Королевству. Этот вид орхидей производит мелкие семена, которые ветер может уносить куда угодно, но всё же зачастую они растут островками, при этом мелкая поросль произрастает рядом со взрослыми растениями. Этот феномен озадачивал экологов со времён Дарвина, и его конкретная причина оставалась загадкой.
В новом исследовании, проведённом учёными из Шеффилдского университета с участием коллег из Манчестерского университета, предложено первое доказательство того, что ранняя поросль орхидей прорастает и разрастается рядом со взрослыми растениями благодаря своего рода родительскому вскармливанию с использованием подземных грибных сетей.
Учёные проверили идею о том, что грибные сети, известные как микоризные сети, являются прямым путём передачи укоренившимися орхидеями недавно произведённых сахаров своей развивающейся поросли.
Профессор Кэти Филд, соавтор исследования и профессор почвенно-растительных процессов в Школе бионаук Шеффилдского университета, говорит: «Наши результаты поддерживают идею о том, что некоторые орхидеи участвуют в одной из форм «родительского вскармливания» своей поросли. Обеспечивая молодые ростки основными питательными веществами через общие грибные связи, родительские орхидеи дают своей поросли преимущество перед соседними растениями, которые соревнуются за те же ресурсы. Это — замечательная находка, так как то, почему эти орхидеи часто растут островками, несмотря на то, что их семена разносятся ветром, сотни лет оставалось загадкой».
Исследование было сконцентрировано на растении пальчатокоренник Фукса, и его партнёре-грибе Ceratobasidium cornigerum. Исследователи создали систему, в которой зрелые зелёные орхидеи были связаны с развивающимися, не имеющими хлорофилла ростками через грибную сеть, выращенную на агаре.
Затем зрелые растения обрабатывались особой формой двуокиси углерода, которую в системе можно было отследить.
Вот как это работало:
- Зелёные орхидеи соединяли с развивающимися ростками грибной сетью.
- Затем зелёные растения обрабатывали особой формой двуокиси углерода, который можно было отследить в системе.
- Через некоторое время исследователи анализировали как ростки, так и грибную сеть, чтобы обнаружить окончательное местоположение меченого углерода.
Результаты были очевидны: в ростках накапливался меченый углерод, указывая на то, что их поддерживают родительские растения. Отследив движение углерода, исследование показало, что зрелые орхидеи действительно делятся недавно произведёнными ими сахарами со своими ростками через грибную сеть.
Сэр Дэвид Рид, почётный профессор наук о растениях из Шеффилдского университета и ведущий автор исследования, говорит: «В то время как семена большинства растений, например бобовых (горох, фасоль) и травянистых (рис, кукуруза, пшеница) полностью обеспечены запасами пищи их родителями, так называемые «пыльные» семена орхидей получают недостаточное количество ресурсов от своих родителей, чтобы развиваться самостоятельно.
Вместо этого они миллионами производятся родительскими орхидеями, с которых ветер разносит их по окружающей среде. Даже Чарльз Дарвин был озадачен этой стратегией, предположив, что это должно давать семенам отдельной орхидеи возможность распространиться так широко, что через несколько лет она колонизировала бы весь мир. Он заметил, что их неспособность сделать это "на данный момент понять невозможно".
Сейчас стало понятно, что подземное развитие этих по сути необеспеченных семян можно поддерживать полученными при фотосинтезе сахарами, которые переносятся к ним от зрелых растений, растущих над поверхности почвы через мицелий грибов-симбионтов».
Результаты этого исследования, опубликованные в журнале New Phytologist, показывают, что количество переносимого углерода, по-видимому, зависело от среды. Когда у грибов был доступ к более богатому источнику питания (овсяному агару), к росткам поступало меньше углерода. Это предполагает, что сила спроса со стороны ростков может влиять на поток нутриентов через сеть.
Это исследование имеет важное значение для понимания экологии орхидей и природоохранных мер. Признав важность грибных связей, учёные могут усовершенствовать стратегии защиты этих уникальных и часто находящихся под угрозой растений.
Следующими шагами будет исследование этой теории в естественной среде проживания орхидей и изучение того, насколько это применимо к другим видам.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Материалы предоставлены Шеффилдским университетом.
Вам также может быть интересно:
