Storczykowate, czy jak mówimy w Polsce: storczyki lub orchidee, to przedstawiciele jednej z największych rodzin roślin na świecie. Obejmuje ona ponad 25 000 gatunków i około 800 rodzajów. Rosną niemal wszędzie, ale największe bogactwo gatunków występuje w tropikalnych lasach deszczowych. Tak jak różnorodna jest to grupa, tak skomplikowana jest jej klasyfikacja stosowana przez botaników. Jednym z najważniejszych podplemion – czyli poziomów grupujących blisko spokrewnione rodzaje storczyków – jest Laeliinae. Jego przedstawiciele często charakteryzują się dużymi efektownymi kwiatami o fantazyjnych kształtach. Do tej grupy należy m.in. „królowa storczyków” – Katleja. Efektowne, kolorowe i wyglądające nieco jak z innej planety kwiaty kupimy w osiedlowej kwiaciarni. Nie każdy miłośnik tropikalnych doniczkowców wie natomiast, jak fascynujące taktyki rozrodcze storczyki stosują w naturze.
Przedstawiciele podplemienia Laeliinae są zapylani przez ćmy, chruściki, muchówki, ptaki i motyle, ale głównie – przez błonkówki (do których należą też pszczoły). Otwartość na wiele gatunków zapylaczy znajduje odzwierciedlenie w cechach kwiatowych roślin z tej grupy. Członkowie Laeliinae zwykle mają wyspecjalizowany typ nektarnika – czyli struktury, która wydziela nektar. Stosują również specyficzne sposoby zachęcania do odwiedzin. Dotychczas uważano, że członkowie tego podplemienia stosowali wyłącznie strategie zapylania związane z pożywieniem – nektarem. Międzynarodowy zespół badaczy wraz z botaniczką z Uniwersytetu Warszawskiego, prof. dr hab. Małgorzatą Stpiczyńską, udowodnił, że w przypadku kilku rodzajów storczyków neotropikalnych – czyli z obszarów Ameryki Środkowej i Południowej, oraz południowych części Meksyku i Karaibów – mamy także do czynienia z innymi nagrodami kwiatowymi, jak woski i żywice. Wyniki badań – opublikowane w prestiżowym The Science of Nature – wymuszają zweryfikowanie poprzednich ustaleń dotyczących zapylania.
Badania storczyków
Badania nad systemem rozmnażania storczyków oparto na populacjach występujących w lasach bagiennych w granicach miasta Guatapará w południowo-wschodniej Brazylii. Dane dotyczące zapylaczy, mechanizmu zapylania i częstotliwości odwiedzania kwiatów przez owady zostały zarejestrowane w sezonach kwitnienia. Obserwacje te opierały się na roślinach zebranych w terenie i uprawianych w orchidarium. Codzienne obserwacje prowadzono w godzinach od 8.30 do 17.30, łącznie przez 180 godzin. Owady odwiedzające kwiaty rejestrowano za pomocą kamery aparatu cyfrowego.
Jednym punktem badań było więc identyfikowanie zapylaczy i zrozumienie mechanizmów zapylania, drugim – analiza morfologii – czyli budowy i kształtu – kwiatów i tego, jak ewoluowały, by ich budowa ciała była jak najlepiej dostosowana do budowy ciała zapylacza. Ponadto przeprowadzono badania histochemiczne, polegające na sprawdzaniu obecności konkretnych związków chemicznych, w celu wykrycia nagród kwiatowych. Wyniki analiz zapachu kwiatowego i oferowanych pożytków dla owadów przynoszą wiele cennych informacji.
Zapylaczom w podzięce
Zapylanie jest procesem, który umożliwia rozmnażanie roślin. To dlatego rola zapylaczy jest tak istotna. Okazuje się, że między roślinami kwiatowymi a zapylaczami wytwarza się niezwykła relacja.
– Najczęściej rośliny kwiatowe nagradzają swoich zapylaczy nektarem. Jego skład jest zwykle dostosowany do preferencji gości kwiatowych, zwłaszcza w kwiatach o wyspecjalizowanych systemach zapylania i odwiedzanych przez stosunkowo wąską grupę zwierząt. Bardzo często zapylacze, np. błonkówki, zbierają pyłek kwiatowy, który stanowi cenne, wysokoenergetyczne pożywienie. Jednak pyłek u znakomitej większości storczyków nie jest dostępny dla zapylaczy, ale storczyki mogą produkować olejki eteryczne, które są zbierane przez samce tzw. pszczół storczykowych. Owady te wykorzystują je do produkcji własnych feromonów. Ponadto kwiaty mogą dostarczać tłuszczów wykorzystywanych jako pokarm dla larw (tu zarówno kwiaty niektórych storczyków, jak i rzadziej przedstawiciele innych rodzin botanicznych) oraz wosków używanych do budowy gniazd – objaśnia prof. dr hab. Małgorzata Stpiczyńska z Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Warszawskiego.
Jak ustalili naukowcy, Laeliinae (podobnie jak przedstawiciele innego podplemienia storczykowatych – Maxillariinae) oferuje zapylaczom materiał woskowy. Woski i żywice są zbierane przez samice kilku grup pszczół do budowy gniazd. Powód jest bardzo pragmatyczny – te substancje są hydrofobowe, a tym samym wodoodporne. Oprócz tego żywice często zawierają związki przeciwgrzybicze i przeciwdrobnoustrojowe, chroniąc gniazdo przed patogenami. To świetny przykład obopólnej korzyści. Owady zapylają, a rośliny obdarowują je materiałem niezbędnym również dla owadziego bytu.
Oszustwa kwiatowe
Relacje między roślinami kwiatowymi a ich zapylaczami to fascynujące pole badań dla botaników. Szczególnie interesujące jest przystosowanie tych roślin do konkretnych grup zapylaczy oraz – w razie potrzeby – zdolność szybkiego dostosowania się do zmian środowiska i korzystania z innych dostępnych zapylaczy. Rośliny przeprowadzają nawet selekcję gości kwiatowych! Robią to za pomocą relatywnie łatwej i szybkiej zmiany składu chemicznego wydzielanego zapachu lub składu nektaru kwiatowego na przykład przez dodatek metabolitów wtórnych o działaniu psychoaktywnym. Manipulacja? Niejedyna. Wygląda na to, że w oszustwach kwiatowych storczykowate osiągnęły prawdziwe mistrzostwo.
– Oszustwa kwiatowe polegają na imitacji nagród kwiatowych (nektaru, pyłku) lub podobieństwa do gatunków nektarujących, kwitnących w bliskim sąsiedztwie storczyków beznektarowych. Storczykowate wykorzystują także podobieństwo morfologiczne i zapachowe do samic zapylaczy, czy też imitują miejsca lęgowe owadów: na przykład kwiaty niektórych storczyków z rodzaju Dracula są podobne do owocników grzybów, w których muchówki składają jaja – dodaje badaczka.
Zatroszczyć się o zapylacze
Wyniki badań międzynarodowego zespołu dostarczają danych na temat biologii kwitnienia i zapylania storczykowatych, o których wciąż niewiele wiadomo. Są to zazwyczaj rośliny rzadkie, narażone na wyginięcie. Ich sukces reprodukcyjny często zależy od zapylaczy, które także wymagają ochrony – zwłaszcza w obliczu kryzysu klimatycznego. Szczególnie istotne są więc działania na rzecz ochrony różnorodności biologicznej.
– Praca, która ukazała się w „The Science of Nature”, jest częścią szerszych badań nad biologią zapylania, budową struktur wydzielniczych i obecnością nagród kwiatowych u przedstawicieli storczykowatych z podplemienia Laeliinae. Kolejna praca poświęcona temu zagadnieniu i obejmująca prawie 40 gatunków jest w trakcie recenzji w „BMC Plant Biology”. W tych badaniach szczególnie cenię sobie wieloletnią współpracę z profesorem Emersonem Pansarinem z Brazylii, ponieważ jego obecność w zespole umożliwia zebranie danych o aktywności zapylaczy w ich naturalnym środowisku – podsumowuje prof. dr hab. Małgorzata Stpiczyńska.
