Die reinweißen Blütenblätter der wilden Orchidee Habenaria radiata ähneln einem weißen Reiher im Flug (daher der gebräuchliche Name weiße Reiherorchidee). H. radiata wird seit der Antike von Menschen geliebt, aber die adaptive Bedeutung der charakteristischen gezackten Form der Blume war bis jetzt unklar. Eine institutionenübergreifende Forschungsgruppe arbeitet seit drei Jahren daran, dieses Rätsel zu lösen, indem sie Feldexperimente durchführte, bei denen der federähnliche Saum entfernt wurde, und detaillierte Verhaltensbeobachtungen der Bestäuber der Orchidee.
Die Forschungskooperation bestand aus dem außerordentlichen Professor Suetsugu Kenji und dem Studenten Abe Yusuke (der seinen Master im Studienjahr 2021 abschloss) von der Kobe University Graduate School of Science, Asai Takeshi und Matsumoto Shuji vom Himeji Tegarayama Botanical Garden und Hasegawa Masahiro vom Osaka Museum der Naturgeschichte.
Anhand der Ergebnisse entdeckten sie, dass weiße Reiher-Orchideen in ihrem natürlichen Lebensraum, bei denen die Fransen entfernt wurden, weniger gesunde Samen pro einzelner Frucht produzierten als intakte Pflanzen. Hawkmoths, die Hauptbestäuber dieser Orchidee, greifen normalerweise mit ihren Mittelbeinen nach den Fransen, um sich zu stabilisieren, wenn sie ihren Nektar trinken, aber die Forscher beobachteten, dass der Hawkmoth dies bei Pflanzen mit entfernten Fransen oft nicht konnte. Mit anderen Worten, dieser Rand fungiert als unterstützende Plattform für den pollentragenden Schwärmer. Früher dachte man, dass Schwärmer hauptsächlich beim Nektartrinken schweben.
Obwohl die Weiße Reiher-Orchidee Schwärmer verwendet, um ihre Pollen zu transportieren, zeigen diese wichtigen Ergebnisse, dass der auffällige Saum mehr als eine visuelle Hilfe für Bestäuber ist und sich entwickelt hat, um den Schwärmer zu unterstützen, während er sich vom Nektar ernährt.
Diese Forschungsergebnisse wurden online in der internationalen Zeitschrift veröffentlicht Ökologie am 21. Juni 2022.
Forschungshintergrund
Rund 90 % der Blütenpflanzen (Angiospermen) sind auf Tiere wie Bienen angewiesen, die ihnen bei der Bestäubung helfen; Wenn das Insekt Pollen zwischen den Blüten transportiert, erhält es eine Belohnung (Nektar usw.). Es ist bekannt, dass Mutualismen mit Bestäubern auch eine bedeutende Rolle bei der Vielfalt der Blütenformen spielen. Insbesondere zahlreiche Orchideenarten haben dramatisch geformte Blüten entwickelt; dies fällt sogar auf, wenn man sich die Orchideen anschaut, die man in Blumengeschäften findet, wie zum Beispiel die Mottenorchidee (Phalaenopsis aphrodite).
Orchideen haben drei Blütenblätter, von denen eines groß und herausragend ist, und es wird angenommen, dass sich diese Blütenblattformation zusammen mit den Insekten entwickelt hat, die ihre Pollen transportieren. Tatsächlich verwenden viele Orchideenarten bestimmte Arten von Insekten als Bestäuber, und es wird angenommen, dass die Variationen in der dramatischen Blütenblattstruktur darauf zurückzuführen sind, dass sich jede Orchideenart entwickelt, um bestimmte Insektenarten anzusprechen.
Die wilde weiße Reiherorchidee, die in Feuchtgebieten wächst, ist da keine Ausnahme: Sie hat komplizierte Blütenblätter entwickelt. Sein schönes Aussehen erinnert an einen weißen Reiher, der durch den Himmel schwebt, und ist seit Hunderten von Jahren eine vertraute Pflanze in Gärten (Abbildung 1).
Bis vor kurzem war jedoch unklar, welche Art von Gegenseitigkeit mit Bestäubern dazu geführt hatte, dass sich das gefranste Blütenblatt der weißen Reiherorchidee zu einer so unverwechselbaren Form entwickelt hatte.
Um herauszufinden, inwieweit die Blütenrandform zum Fortpflanzungserfolg der weißen Reiherorchidee beiträgt, führten die Forscher ein Experiment zur Entfernung von Fransen in einer natürlichen Umgebung durch. Im Allgemeinen wird angenommen, dass Blütenblätter hauptsächlich als visueller Lockstoff fungieren. Hawkmoths, die primären Bestäuber der weißen Reiherorchidee, neigen dazu, in der Luft zu schweben, während sie Nektar von Blumen trinken, und benötigen daher keinen Platz, um ihre Beine während der Fütterung auszuruhen. Folglich stellten die Forscher die Hypothese auf, dass die Hauptfunktion der Fransen darin besteht, den Schwärmer visuell anzuziehen.
Obwohl der Schwärmer nachtaktiv ist, kann er sich bis zu einem gewissen Grad auf seine Vision verlassen, um Blumen zu erkennen, daher sprechen ihn große Blumen mit Fransen an. Aus diesem Grund haben die Blüten anderer Pflanzen (z. B. Schlangenkürbis), die von Schwärmern bestäubt werden, oft tief geteilte, gefranste Blütenblätter. Daher wird angenommen, dass gefranste Blumen sich angepasst haben, um Schwärmer (die Blumen mit großen Fransen bevorzugen) effektiv anzulocken, da Blumen mit Fransen mehr Ressourcen schonen können als fransenlose Blumen mit demselben Durchmesser.
Wenn der Rand als visueller Lockstoff fungiert, kann vorhergesagt werden, dass Exemplare ohne Rand eine verringerte Fruchtproduktionsrate aufweisen würden, da die Fruchtproduktion ein Indikator für die Häufigkeit von Bestäuberbesuchen ist. Diese Studie zeigte jedoch, dass entgegen dieser Vorhersage kein Rückgang der Fruchtproduktion bei Exemplaren ohne Fransen auftrat (Abbildung 2). Mit anderen Worten, die Fransen spielten keine bedeutende Rolle dabei, Schwärmer an die Blüte der weißen Reiherorchidee zu locken. Blumen mit entfernten Fransen hatten jedoch einen geringeren Anteil an gesunden Samen in ihren Früchten im Vergleich zu denen mit intakten Fransen. Darüber hinaus produzierten künstlich bestäubte weiße Reiherorchideen die gleiche Rate an gesunden Samen, unabhängig davon, ob sie einen Saum hatten oder nicht. Dies zeigt, dass die Ursache für die reduzierte Samenproduktion in Exemplaren ohne Fransen mit der gegenseitigen Bestäubung der Blume und ihren Bestäubern zusammenhängt und nicht mit Schäden, die beim Entfernen der Fransen entstanden sind.
Um zu untersuchen, wie diese Verringerung der Anzahl gesunder Samen mit dem Bestäuberverhalten zusammenhängt, führten die Forscher detaillierte Verhaltensbeobachtungen von Schwärmern durch. Diese Ergebnisse zeigten, dass dieser Hauptbestäuber von Silberreiher-Orchideen nicht ununterbrochen schwebte, während er Nektar trank, sondern sich stattdessen mit seinen Mittelbeinen an den Rand der Blütenblätter klammerte. Mit entfernten Fransen konnte der Schwärmer jedoch in vielen Fällen das Blütenblatt nicht greifen. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass der Schwärmer ohne die durch die Fransen bereitgestellte Stabilität nicht so viel Pollen an die Pflanze weitergeben könnte, was dazu führt, dass fransenlose Pflanzen weniger Pollenkörner pro Besuch erhalten und weniger gesunde Samen produzieren (Abbildung 3).
Bisher konzentrierte sich die Erforschung der Funktion von Blütenblättern auf ihre Rolle, Bestäuber visuell anzuziehen, und andere darüber hinausgehende Funktionen wurden wenig beachtet. Insbesondere die Ergebnisse dieser Studie haben gezeigt, dass entgegen der Hypothese der Forscher die auffälligen Fransen eher als Stützpunkt bei der Nahrungssuche für Schwärmer (von denen angenommen wurde, dass sie beim Nektartrinken schweben) als als optischer Lockstoff eine Rolle spielen .
„Die weiße Reiher-Orchidee erhielt ihren Namen, weil ihre strahlend weißen Blütenblätter dem Vogel im Flug ähneln. Der Legende nach wurde die Seele eines verstorbenen weißen Reihers als die allseits geliebte weiße Reiher-Orchidee wiedergeboren. Trotzdem ist es jetzt offensichtlich Fransen stabilisieren in erster Linie die Haltung des Schwärmers (des primären Bestäubers) und erhöhen den Pollentransfer. Ich freue mich, dass wir die unerwartete adaptive Bedeutung aufgedeckt haben, die im Herzen seiner charakteristischen Fransen liegt“, kommentiert Professor Suetsugu.
Kenji Suetsugu et al., Spezialisiertes Blütenblatt mit auffällig gesäumtem Rand beeinflusst den Fortpflanzungserfolg bei Habenaria radiata (Orchidaceae), Ökologie (2022). DOI: 10.1002/ecy.3781