Mikroskopijny świat wewnątrz nektaru, zamieszkiwany przez grzyby, nazywamy „mykobiomem”. To właśnie grzyby są tu głównym bohaterem: niewidoczne gołym okiem, ale zdolne wpływać na to, co dzieje się w kwiatowej „stołówce” zapylaczy. Efektem mykobiomowej aktywności mogą być zmiany właściwości nektaru, między innymi zawartości cukrów czy aminokwasów.
Dla owadów nektar jest słodką nagrodą. Dla grzybów to środowisko życia: bogate w składniki odżywcze, ale jednocześnie wymagające i zmienne.
Nie każdy organizm, który trafi do nektaru, potrafi się w nim utrzymać. Stężenie cukrów jest wysokie, ilość wody zmienna, a sam nektar może być rozcieńczany przez deszcz, zagęszczany przez parowanie albo znikać po kolejnych wizytach owadów.
Grzyby muszą też konkurować o zasoby i miejsce do życia z bakteriami.
Znaczenie ma również budowa kwiatu. To, czy nektar jest odsłonięty, czy osłonięty przez struktury kwiatu, może wpływać na to, jak łatwo trafiają do niego drobnoustroje.
Rozmiar i kształt kwiatów decydują też o tym, jakie zapylacze mogą z nich korzystać i w jaki sposób mają kontakt z nektarem. A ponieważ owady przenoszą na swoich ciałach różne organizmy, w tym właśnie grzyby, ich wizyty mogą zmieniać skład mikrobiomu w nektarze.
Wszystkie te czynniki sprawiają, że nektar jest dla grzybów środowiskiem jednocześnie zasobnym i trudnym do życia.
Chociaż od dawna wiadomo, że niektóre gatunki grzybów potrafią osiągać w nim duże zagęszczenie, nadal nie było jasne, co dokładnie wpływa na ich różnorodność.
Czy decyduje o tym przede wszystkim skład chemiczny nektaru? A może budowa kwiatu albo wizyty zapylaczy? Odpowiedzi na te pytania szukał zespół badaczy z Ogrodu Botanicznego i Wydziału Biologii UW.
Badanie z kwiatka na kwiatek
Badania terenowe prowadzono od czerwca do sierpnia 2022 roku w Ogrodzie Botanicznym UW, a analizy laboratoryjne wykonano jesienią na Wydziale Biologii UW.
Naukowcy wybrali 10 gatunków roślin owadopylnych z dziewięciu rodzin. Różniły się one między innymi rozmiarem kwiatów, ich położeniem na łodydze i cechami, które mogły wpływać na różnorodność mykobiomu nektaru.
Część kwiatów lub kwiatostanów osłonięto na etapie pąków, aby ograniczyć dostęp zapylaczy. Z każdego gatunku pobierano próbki nektaru zarówno z kwiatów dostępnych dla owadów, jak i z tych odizolowanych.
Aby sprawdzić, kto odwiedza kwiaty, badacze nagrywali wybrane rośliny kamerami. Każdy gatunek obserwowano co najmniej przez 150 minut dziennie przez pięć dni.
Później nagrania przeanalizowano w laboratorium: policzono owadzie wizyty i przypisano odwiedzających do grup, takich jak pszczoły miodne, trzmiele, bzygowate, muchówki, mrówki czy pszczoły samotnice. Równolegle badacze analizowali skład nektaru.
W próbkach z 48 kwiatów pochodzących z 10 gatunków roślin sprawdzano obecność aminokwasów oraz stężenie cukrów.
Podczas 843 minut nagrań zarejestrowano 1502 wizyty owadów. Najczęściej kwiaty odwiedzały pszczoły, w tym trzmiele, pszczoły miodne czy samotne.
Różnice w stężeniu cukrów mogą wskazywać, że wizyty owadów i przenoszone przez nie drobnoustroje wpływają na skład nektaru. W kwiatach dostępnych dla zapylaczy cukry mogły być częściowo zużywane przez grzyby, w tym drożdże zasiedlające nektar.
– Mikroorganizmy zasiedlające kwiaty mogą zmieniać ich zapach, skład nektaru i pyłku, a czasem także ilość dostępnych nagród pokarmowych. Na przykład mogą obniżać stężenie cukrów w nektarze, zmieniać proporcje cukrów i aminokwasów albo wytwarzać własne związki zapachowe. Takie zmiany są ważne, ponieważ zapylacze często kierują się zapachem i jakością nagrody pokarmowej przy wyborze kwiatów. Mikroby mogą więc sprawiać, że kwiaty stają się bardziej atrakcyjne albo mniej atrakcyjne dla owadów. W efekcie wpływają na zachowanie zapylaczy, skuteczność zapylania i sukces rozrodczy roślin – mówi dr inż. Katarzyna Roguz z Ogrodu Botanicznego UW.
Każdy z każdym
Na pierwszy rzut oka można by oczekiwać prostej zależności: im więcej owadów odwiedza kwiaty, tym więcej grzybów trafia do nektaru. Zapylacze rzeczywiście mogą przenosić na swoich ciałach różne drobnoustroje, ale wyniki badania pokazały, że ten układ jest bardziej złożony.
Ogólna różnorodność grzybów w nektarze nie układała się wyraźnie według typu kwiatu ani grup odwiedzających go owadów.
Najciekawszy trop prowadził gdzie indziej: do składu chemicznego nektaru. Badacze zauważyli, że jeden z mierników różnorodności grzybów był powiązany zwłaszcza ze stężeniem glukozy i fruktozy.
W kwiatach osłoniętych przed owadami stężenie cukrów było na ogół wyższe niż w kwiatach dostępnych dla zapylaczy.
Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że w otwartych kwiatach nektar był częściej zasiedlany przez organizmy przenoszone podczas wizyt owadów, a część z nich mogła zużywać cukry.
Ilość aminokwasów w nektarze nie była jednoznacznie powiązana z obecnością kwiatowych gości. U niektórych gatunków ich poziom był wyższy w kwiatach otwartych dla zapylaczy, u innych w zaizolowanych, co dobrze pokazuje, że życie w kropli nektaru nie daje się sprowadzić do jednej prostej reguły.
– Często myślimy o kwiatach głównie jako o źródle nektaru i pyłku, ale coraz lepiej widać, że znaczenie ma nie tylko sama obecność kwiatów, lecz także jakość oferowanych przez nie zasobów oraz mikroorganizmy, które mogą te zasoby modyfikować – zauważa badaczka.
Nie oznacza to, że grzyby „sterują” owadami albo że same wizyty zapylaczy tłumaczą całą różnorodność mykobiomu.
– Mikrobiom jest czymś na kształt niewidzialnej zmiennej. Roślina wysyła pewne sygnały, takie jak zapach czy smakowe właściwości oferty pokarmowej, ale mikroorganizmy mogą te sygnały i ofertę modyfikować. To trochę tak, jakby w relacji między dwiema osobami pojawiał się trzeci czynnik, coś jak atmosfera miejsca – tłumaczy uczona.
Ku jakościowym rozwiązaniom w ochronie środowiska
Wyniki badania nie są jeszcze gotową receptą na idealną rabatę, park czy miedzę. Pokazują jednak, że w ochronie zapylaczy warto przesunąć akcent: z samej liczby kwiatów na jakość warunków, które tworzymy wokół roślin.
Jeśli chcemy projektować przestrzeń naprawdę przyjazną owadom, trzeba lepiej rozumieć także to, co dzieje się w samym nektarze.
– Ta wiedza może mieć bardzo praktyczne zastosowanie w miastach czy w obszarach rolniczych. Może pomóc w projektowaniu terenów zielonych, aby były one rzeczywiście wartościowe dla zapylaczy. Może pomóc w projektowaniu miedz, które wspiera zdrowie zapylaczy i sukces reprodukcyjny roślin. Choć to dopiero początek tej drogi. Jeśli wiemy, które warunki sprzyjają powstawaniu dobrej jakości nektaru, pyłku i korzystnym interakcjom mikrobiologicznym, możemy lepiej chronić nie tylko same owady, ale cały układ roślina-mikroorganizmy-zapylacz. To ważne, bo skuteczna ochrona zapylania jako kluczowej funkcji ekosystemu nie polega wyłącznie na zwiększaniu liczby kwiatów, ale na tworzeniu środowisk, które realnie wspierają funkcjonowanie wszystkich składowych zapylania – podsumowuje dr inż. Roguz.
