Sielankowy obraz tego, co odbywa się na ukwieconej łące, znamy z lekcji biologii i filmów w rodzaju „Pszczółki Mai”. Kwiaty produkują nektar, by zwabić zapylaczy: przede wszystkim owady, rzadziej ptaki (takie jak kolibry) czy nietoperze. Zwierzęta przy okazji słodkiego posiłku przenoszą pyłek na inne rośliny, dzięki czemu dochodzi do zapłodnienia i powstania nasion. W efekcie wszyscy są zadowoleni i harmonijna współpraca kwitnie.
Ten piękny obraz jest jednak dość daleki od rzeczywistości. Każda roślina chce bowiem, by zapylające ją zwierzęta odwiedzały tylko kwiaty tego gatunku, do którego ona sama należy. I żeby robiły to tak często, jak tylko się da – wówczas szanse na przeniesienie pyłku są największe. Z kolei zapylaczom zależy przede wszystkim na tym, by się najeść możliwie szybko i bez wysiłku, bo im dłużej są „na widoku”, tym większe ryzyko, że dopadnie je jakiś drapieżnik. W efekcie na łące trwa ostra rywalizacja – rośliny walczą między sobą o klienta zapylacza i jednocześnie próbują odstraszyć szkodniki, które chcą dobrać się do nektaru, nie oferując nic w zamian.
Przy ewolucyjnych podchodach wszystkie chwyty są dozwolone, więc nic dziwnego, że spotykamy się tu z wyrafinowaną bronią chemiczną.
Nektarowa matematyka
Im słodszy pokarm, tym więcej energii dostarcza. Matematycy z Massachusetts Institute of Technology obliczyli, że optymalna zawartość cukru w nektarze zależy od sposobu, w jaki owad się odżywia. Ten, który wylizuje pokarm, woli gęstszą konsystencję, natomiast gatunki wysysające go długimi trąbkami preferują mniej lepkie płyny. Dlatego nektar optymalny dla pszczoły czy mrówki jest znacznie słodszy niż ten przeznaczony dla motyla lub ćmy.
Zawartość procentowa cukru w nektarze optymalna dla różnych owadów: 52% – pszczoły, mrówki; 30% motyle, ćmy
Zieloni skąpcy
Kwiaty to kluczowa roślinna inwestycja, ponieważ zapewnia przetrwanie gatunku. Ich wytworzenie kosztuje dużo więcej energii niż liści i pędów. Na sam nektar niektóre rośliny – takie jak trojeść amerykańska – potrafią zużyć nawet jedną trzecią cukrów wytwarzanych przez nie podczas fotosyntezy.
Bardzo się myli ten, kto sądzi, że na dnie kwiatu zbiera się po prostu przesłodzona woda. To mikstura, która musi spełnić przynajmniej dwa zadania: przyciągać zapylacze i chronić przed szkodnikami. Zwierzęta mają różne potrzeby żywieniowe, więc od składu nektaru zależy, kogo przyciągnie. Kolibry, motyle i ćmy zwykle preferują płyn bogaty w sacharozę, czyli substancję, którą większość z nas słodzi kawę lub herbatę. Z kolei pszczoły i muchy wolą cukry proste, takie jak glukoza czy fruktoza. Wybór gatunku kwiatu zależy także od fizjologii zapylacza. Niektóre nektarożerne ptaki i mrówki (tak, one także zapylają kwiaty, choć robią to rzadko) nie mają w układzie pokarmowym enzymu rozkładającego sacharozę, więc szukają nektaru pozbawionego tego cukru.
Sacharoza, fruktoza i glukoza stanowią zwykle do 25 proc. nektaru. Poza cukrami roślina dodaje do mikstury także białka, tłuszcze, antyoksydanty, składniki mineralne, kwasy organiczne, fenole, oleje, witaminy, a nawet toksyny. I właśnie dzięki tym dodatkom skutecznie manipuluje zachowaniami zapylaczy.
Badania prowadzone w ostatniej dekadzie pokazują, że aby zapylanie przyniosło sukces, musi być spełniony jeszcze jeden warunek. Roślina nie może nakarmić zapylacza przy pierwszej wizycie. Powinna wymusić jak najwięcej odwiedzin na kwiatach należących do jej gatunku.
Nikotyna zawarta w liściach tytoniu odstrasza szkodniki.
Jej dodatek do nektaru pozwala roślinie manipulować zachowaniem zapylaczy
Gorycz i odurzenie
Najwięcej o strategii przywabiania zapylaczy wiadomo dzięki pracom prof. Iana Baldwina i dr Danny Kessler z niemieckiego Max-Planck- -Institut für chemische Ökologie. Badają oni tyten – przysmak zawiera także gorzką nikotynę, której smaku ani kolibry, ani motyle nocne nie lubią. Po co ten dodatek?
By znaleźć odpowiedź, naukowcy wyhodowali zmodyfikowane genetycznie odmiany tytoniu. Jeśli kwiaty tylko pięknie pachniały, ale nie produkowały nikotyny, były rabowane z nektaru lub pożerane przez szkodniki. Gorzka substancja odstraszała nieproszonych gości, a zapylaczy zniechęcała tylko trochę – tak, że kolibry i zawisaki, by się najeść, musiały odwiedzić więcej roślin. Tytoń stosuje więc na zmianę taktykę nęcenia i odstraszania. Kwiat ma być atrakcyjny dla właściwych gatunków, ale nie przesadnie.
Nikotyna, co wie każdy palacz, jest substancją uzależniającą. Badania prowadzone na Uniwersytecie Hajfy sugerują, że dotyczy to także owadów. Pszczoły badane przez uczonych zawsze wolały nektar zawierający niewielkie dawki nikotyny niż „czysty” pokarm. W naturze nikotyna występuje w stężeniu do 2,5 mg na litr nektaru – najhojniej obdarza nią swoich zapylaczy tytoń z gatunku Nicotiana glauca.
Innym zaskakującym dodatkiem jest kofeina. Bogate w nią są kwiaty drzew cytrusowych. Eksperymenty dowiodły, że pszczoły bez wątpienia ją lubią, gdyż wolały słodkie kofeinowe roztwory od bezkofeinowych. Nektar znajdowany przez owady podczas kwitnienia drzew cytrynowych czy pomarańczowych zawiera 11-17,5 mg kofeiny na litr.
Rekordzistą jest grejpfrut – poziom 94,2 mg na litr to mniej więcej tyle, ile w kwiatach kawy arabskiej. W czasie eksperymentów owady wybierały pokarm o niskim stężeniu nikotyny lub kofeiny, unikając „mocniejszych” roztworów, które mogłyby być dla nich szkodliwe.
Zagadką kofeinowego nektaru bardziej szczegółowo zajął się zespół dr Geraldine Wright z brytyjskiego Newcastle University. Uczeni obserwowali pszczoły żywiące się na kwiatach kawy i różnych cytrusów. Wniosek: owady „po małej czarnej” mają pamięć nawet trzykrotnie lepszą niż po zwykłym nektarze! Kofeina pomaga zapamiętać zapach kwiatu. Pszczoły celowo wybierają pokarm o psychoaktywnych właściwościach, bo łatwiej im potem do niego wrócić.
Inne gatunki roślin działają mniej subtelnie i po prostu „rozpijają” owady, dodając do nektaru alkaloidy. Pod ich wpływem pszczoły zachowują się jak odurzone – zataczają się, co sprawia, że zapylają kwiaty o wiele lepiej, niż gdy są trzeźwe. Alkaloidy mogą mieć jeszcze inne działanie, tak jak w przypadku trzmiela. Ten owad nie przebiera w kwiatach – posila się na wielu gatunkach.
Ale po wizycie na roślinie zaprawiającej nektar alkaloidem o nazwie gelsemina ma szansę być zdrowszy bo toksyna ta oczyszcza mu jelita z pasożytów.
Jeśli pasieka znajduje się w pobliżu pól makowych, miód z niej pochodzący może mieć odurzające właściwości, ponieważ zawiera niewielki dodatek narkotycznych alkaloidów.
Słodycz z cyjankiem
W konkurencji podtruwania nektarem wyróżnia się migdałowiec. Jego kwiaty zawierają wyjątkową i niebezpieczną toksynę – amygdalinę.
Ten glikozyd podczas trawienia przekształca się w cyjanek. Mimo to pszczoły lgną do kwiatów migdałowca w podobny sposób jak do kwiatów kawy czy grejpfruta. Najwyraźniej także w tym przypadku trucizna ma jakieś korzystne działanie.
Prof. Ido Izhaki z Uniwersytetu Hajfy uważa, że można ten fenomen tłumaczyć w różny sposób. Amygdalina, choć toksyczna dla ssaków, może być nie tylko nieszkodliwa dla owadów, ale wręcz działać na nie stymulująco. Inna możliwość – trucizna działa jak selekcjoner odstraszający gorszych zapylaczy, a dopuszczający do nektaru wysokiej klasy specjalistki, takie jak pszczoły, które mogły wytworzyć odporność na amygdalinę.
Odkryto jeszcze jeden sprytny zabieg stosowany przez kwiaty. Mikroorganizmy rozkładające nektar są dla nich poważnym problemem, bo zepsuty przysmak nie przyciągnie żadnego zapylacza, a na pożywny koktajl nie brakuje chętnych wśród bakterii i grzybów. Owady zapylające nie są sterylnie czyste, podobnie jak powietrze wokół rośliny. Kwiaty mogłyby więc stanowić wrota infekcji dla roślinnych patogenów. Mimo to nektar się nie psuje, ponieważ zawiera wyspecjalizowane białka odpowiedzialne za produkcję dużych ilości nadtlenku wodoru, czyli wody utlenionej. Ta substancja doskonale dezynfekuje nektar i pozwala mu zachować świeżość, a także chroni słupek kwiatu i rozwijające się zalążki przed atakiem mikrobów. Ale też nie może być jej za dużo, bo wówczas zacznie wyrządzać szkody. Po raz kolejny więc okazuje się, że ewolucyjny wyścig wygrywa ta roślina, która nauczyła się dobierać skład nektaru z aptekarską dokładnością
Uwaga na miód!
A co z tego wynika dla nas? Jeśli ktoś ma ochotę na „kawowy miód”, musimy go rozczarować. Kofeina zbierana przez pszczoły z kwiatów cytrusów czy kawy prawdopodobnie ulega rozkładowi w ciałach owadów i nigdy nie trafia w tej formie na nasze stoły. Co innego w przypadku miodu, który powstaje w okolicach pól makowych. Ma on lekko narkotyczne właściwości, choć trzeba by go zjeść naprawdę dużo, żeby sobie zaszkodzić. Naprawdę groźne mogą być natomiast pszczele produkty zawierające pyłek zbierany przez owady na różanecznikach i modrzewnicy zwyczajnej. Zawiera on związki zaliczane do dwuterpenów, powodujące u ludzi zawroty głowy, mdłości, nagłe obniżenie ciśnienia, a nawet paraliż kończyn (co ciekawe, dla larw pszczół i dorosłych owadów jest całkowicie nieszkodliwy). Warto więc zwracać uwagę na to, skąd pochodzi miód, którym zamierzamy sobie osłodzić życie…
• Co kryje nektar?
» Nicotiana attenuata – Kwiaty tego gatunku tytoniu mogą produkować różne dawki nikotyny – nawet jeśli znajdują się na tej samej roślinie. Kolibry, które pełnią funkcję zapylaczy, nie uzależniają się od tej substancji.
» Nicotiana glauca – Spośród wszystkich znanych nauce roślin ten gatunek tytoniu najhojniej doprawia swój nektar nikotyną. Roślina wyglądem przypomina drzewo – jej wysokość często przekracza dwa metry!
» Rododendron – Jego nektar zawiera grajanotoksyny – substancje bardzo niebezpieczne dla koni, a u ludzi wywołujące zaburzenia pracy serca, mięśni szkieletowych i układu nerwowego.
» Grejpfrut – Jego nektar zawiera wyjątkowo dużo kofeiny. Substancji tej nie ma w owocach. Jeśli jednak wypijemy kawę, a potem sok grejpfrutowy, sprawi on, że kofeina będzie dłużej nas pobudzać.
» Migdałowiec zwyczajny – Jako jedyny dodaje do nektaru amygdalinę, która zamienia się w cyjanek podczas trawienia. Spore ilości amygdaliny znajdują się też w nasionach gorzkiej odmiany migdałowca.
DLA GŁODNYCH WIEDZY:
- Strony uczonych prowadzących badania nad nektarem – http://bit.ly/ianbaldwin, http://bit.ly/idoizhaki
- Program ochrony zapylaczy – www.pomagamypszczolom.pl
- Ciekawa książka o przyrodzie – „Oto życie. Zajmująca biologia”, Robert Winston, (G+J 2013)