Пурпурові наперстянки, завезені в Колумбію і Коста-Ріку з Великобританії, всього за півтора століття відростили більш довгі вінчики квіток. Дослідники, які виявили ці зміни, припускають, що їх причина полягає в запилювачах. Якщо на батьківщині наперстянки досвідляються джмелями, то в Америці їх крім цього відвідують колібрі - набагато більш ефективні переносники пилку. Подовження вінчика може бути спробою рослин обмежити доступ до нектару для джмелів і зробити ставку на досвіду птахами. Результати дослідження опубліковані в статті для журналу.
Біологічні види, завдяки людині проникли нові для себе регіони, користуються поганою славою. Це не дивно, адже багато з них перетворилися на небезпечних загарбників, які руйнують цілі екосистеми і завдають серйозної шкоди економіці. Як приклад можна згадати борщовик Сосновського або кроликів і кішок, які заполонили Австралію.
Однак, з іншого боку, спостерігаючи за видами-вселенцями, біологи можуть в реальному часі відстежувати швидкі еволюційні зміни і формування екологічних зв'язків. Наприклад, цілий ряд досліджень присвячений тому, як інтродуковані на Гаваї птахи замінюють майже зниклих гавайських квіточниць в ролі головних запилювачів місцевих дерев. На іншому кінці світу, в Південній Африці, орнітологи спостерігають за тим, як нектарниці вчаться годуватися на завезених з Америки рослинах, чиї квіти заточені під досвід колібрі.
Команда дослідників на чолі з Марією Кларою Кастелланос (Maria Clara Castellanos) з Сассекського університету зосередила увагу на успішному вигляді-вселенці - наперстянці пурпурній (). Батьківщина цієї рослини - Європа і Північна Африка, проте разом з людьми вона проникла в багато регіонів світу. Наприклад, у горах Центральної та Південної Америки почали поширюватися в середині XIX століття. Тут вони несподівано зіткнулися з новими запилювачами. Якщо в Європі та Африці квітки наперстянок відвідують в основному джмелі, то по інший бік Атлантики на них, крім місцевих видів джмелів, також годуються колібрі.
Кастелланос і її колеги вирішили більше дізнатися про взаємини колібрі і наперстянок. Для цього вони вивчили сім популяцій цих рослин з Колумбії і Коста-Ріки. Крім того, в аналіз включили чотири британські популяції. Справа в тому, що, згідно з попередніми дослідженнями, колумбійські і коста-риканські наперстянки незалежно сталися від предків, привезених в Америку з Великобританії.
Спочатку члени команди підтвердили, що якщо закрити доступ запилювачів до квіток наперстянок, ті зроблять набагато менше насіння (p < 0,001). Цей результат був отриманий в ході експериментів у двох британських і одній колумбійській популяціях. Іншими словами, самоопилення недостатньо для успішного розмноження наперстянок - їм необхідні помічники.
Спостереження за квітками наперстянок показали, що і у Великобританії, і в Колумбії з Коста-Рікою їх основними запилювачами є джмелі. Однак в американських популяціях до 27 відсотків усіх візитів припадає на колібрі (в середньому 22 відсотки). При цьому загалом колумбійські та коста-риканські навперстянки приваблюють більше відвідувачів (p = 0,005). З іншого боку, рослини з американських популяцій регулярно стикаються зі злодіями нектарів, які проробляють отвір у підставі вінчика. У Великобританії такої проблеми не існує.
На наступному етапі Кастелланос і її колеги оцінили ефективність різних запилювачів наперстянок. Виявилося, що колібрі з пологів і, які відвідують ці рослини в Колумбії, переносять набагато більше пилкових зерен, ніж джмелі: в середньому 4380 на одну птицю. Для порівняння, британський джміль в середньому переносить 728 пилкових зерен, а колумбійський - 1780. Колібрі також переносять пилок на більш далекі відстані, ніж комахи, що може підвищувати репродуктивний успіх рослин.
Таким чином, американським наперстянкам вигідніше робити ставку на досвіду колібрі. Щоб перевірити, чи це вплинуло на їхню еволюцію, дослідники порівняли морфологію квіток і деякі інші особливості рослин з різних популяцій. Виявилося, що проксимальна частина вінчика у колумбійських і коста-риканських наперстянок довша, ніж у британських, на 13 відсотків і 26 відсотків відповідно. Судячи з усього, у американських популяцій ця ознака знаходиться під дією природного відбору (у рослин з британських популяцій ніяких ознак цього виявити не вдалося).
Оскільки від довжини проксимальної частини вінчика залежить, чи зможе запилювач дістатися до нектару, зміна цієї риси у американських наперстянок може свідчити, що вони намагаються зробити квітки недоступними для джмелів і переключитися на досвіду більш ефективними запилювачами - колібрі. Можливо, цей еволюційний процес позначився і на птахах - орнітологах відомо, що дзьоби колібрі і вінчики запилених ними квіток часто коеволюціонують. Найбільш екстремальний приклад такого роду - колібрі-мечеклюв (), який використовує свій гігантський дзьоб, щоб пити нектар з квіток рослини з дуже довгими вінчиками. Це єдиний запилювач цього виду рослин.
У лабораторних умовах рослини можуть адаптуватися до зміненого складу запилювачів ще швидше. Наприклад, лугова гірчиця, яку в експерименті запилювали тільки джмелі, всього за дев'ять поколінь стала вище і почала виробляти більш ароматні квітки.