Платицериум оленерогий – эусоциальный папоротник?

Как-то раз биолог Кевин Бернс из Университета Виктории в Велингтоне (Новая Зеландия) очутился на бумерангообразном острове Лорд-Хау (Австралия), одиноко торчащем между Австралией и Новой Зеландией. Его интересовали местные эпифиты – растения, растущие на растениях. Один такой эпифит – платицериум оленерогий, или дваждывильчатый (Platycerium bifurcatum) – привлек особое внимание ученого. «Я вдруг понял, что эти папоротники не растут поодиночке», – вспоминает он внушительные охапки из десятков индивидуумов, «каждый из которых делал свое дело»: одни пыхтели и размножались, другие поили их живительной водой.

Скопление папоротников на дереве напомнило Бернсу термитник с общим запасом ресурсов для всех проживающих в нем термитов, которые выполняют разные задачи. Ученые называют подобные сообщества эусоциальными. Одни особи посвящают себя воспроизводству, другие их холят и лелеют, кормят и нянчат, добывают пропитание для всей колонии и защищают ее от внешних врагов. Эусоциальность известна у общественных насекомых, таких как пчелы и муравьи, у креветок Synalpheus из семейства раков-щелкунов, а также у голых землекопов и даманских пескороев из млекопитающих. Но это все животные. Платицериум же оленерогий, по мнению Бернса, можно назвать первым примером эусоциальности у растений.

Колония платицериума оленерогого (Platycerium bifurcatum) похожа на осиное гнездо, только вместо ос – папоротники. Фото: Ian Hutton.

Зрелые папоротники этого вида производят вайи (листообразные побеги) двух типов: ремешковые (strap) – зеленые удлиненные и раздваивающиеся, как оленьи рога, и гнездовые (nest) – рыжие округлые и мягкие, как олений зад. Первые живут долго и активны с точки зрения фотосинтеза и репродукции: на нижних поверхностях некоторых из них можно найти спорангии со спорами (другие, впрочем, в размножении не участвуют). Вторые быстро состариваются, но не опадают, притом ни фотосинтезом, ни воспроизводством не занимаются, у них особая задача – сбор и запасание воды.

Как выяснил Бернс, папоротники в разных частях опоясывающей дерево колонии могут морфологически и функционально отличаться друг от друга. Так, чем выше расположено растение, тем больше у него репродуктивно активных ремешковых вай: внизу колонии таких почти не встречается, а наверху их обычно не меньше двух на каждое растение (хотя и стерильные индивидуумы там тоже попадаются). Что касается гнездовых вай, то наверху они, как правило, относительно крупные, эллиптичные и водоотталкивающие, что позволяет им перенаправлять дождевую воду в центр колонии; внизу же гнездовые вайи поменьше и покруглее, они лучше впитывают воду, тем самым обеспечивая ее накопление, а дальнейшее распределение воды с питательными веществами между индивидуальными растениями осуществляется по общей корневой системе.

Таким образом, в верхней части колонии растения преимущественно заняты размножением и собиранием воды, в то время как в нижней части папоротники запасают воду и делятся ей с остальными сожителями, но сами не размножаются. Около 40% индивидуальных растений в колонии не участвуют в репродукции, посчитал Бернс. Налицо разделение труда, свойственное эусоциальным животным, только на сей раз – внезапно – у папоротника. Более того, растения из одной колонии генетически идентичны, прямо как муравьи из одного муравейника (хотя в паре колоний ученому попались генетически отличающиеся индивидуумы).

Одиночные виды платицериумов: P. superbum (слева) с веерообразными гнездовыми вайями, собирающими дождевую воду, и обвислыми ремешковыми вайями, облегчающими биомеханическую нагрузку на корневую систему; P. ridleyi (справа) с округлыми гнездовыми вайями, обхватывающими ветку и запасающими воду, и торчащими ремешковыми вайями, способствующими сбору воды. Фото: Tatiana Gerus, Ganges Lim.
У колониального платицериума P. bifurcatum все смешалось: верхние члены колонии обладают веерообразными гнездовыми вайями и торчащими ремешковыми вайями (оба типа адаптированы к сбору воды), а нижние – округлыми гнездовыми и обвислыми ремешковыми вайями (такая комбинация обеспечивает структурную поддержку колонии – вдобавок к изложенному в тексте функционалу). Фото: Ian Hutton.

Специалисты выделяют три следующих критерия эусоциальности: (1) жизнь в колонии, взрослые члены которой принадлежат к перекрывающимся поколениям; (2) разделение труда между репродуктивными и стерильными группами; (3) совместная забота о потомстве. Соответствие им позволяет говорить о примитивной эусоциальности, а если индивидуумы еще и (4) разделены на касты, то вид эусоциален в полной мере. Папоротники P. bifurcatum трем критериям соответствуют, утверждает Бернс, а значит, в определенной степени эусоциальны. Хотя до выделения постоянно размножающихся «папоматок», а также исключительно стерильных каст – рабочих «водосборщиков» и воинственных «прапоротников» – они еще не доэволюционировали.

Интересно, что оленерогие платицериумы, выращиваемые в почве в декоративных целях, прекрасно чувствуют себя и без всяких колоний, что для эусоциальных видов не характерно. Черты эусоциальности могли развиться у этих папоротников вдали от почвы, высоко на деревьях, где преодолевать дефицит воды и питательных веществ помогала взаимовыручка между индивидуальными растениями. Кевину Бернсу посчастливилось найти в дикой природе нечто «сравнимое с самыми крутыми и продвинутыми сообществами живого мира», показавшее ему, что «такого рода переход в эволюции сложности не требует мозга». Ученому не терпится исследовать еще один предположительно колониальный папоротник – платицериум лосерогий (P. alcicorne) с Мадагаскара. «Изучение папоротников улучшит наши теории о том, почему эти характеристики эволюционировали у столь разнообразных форм жизни», – полагает он.


Текст: Виктор Ковылин. Научные статьи: Ecology (Burns et al., 2021), Plant Signaling & Behavior (Burns, 2021)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Японские росянки охотятся стаей, словно волки
У муравьев из Коста-Рики открыли новую касту
Оса, которая решила стать пчелой

 

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение