Jaký hmyz opyluje orchideje?

Opylovači orchidejí Oberonium, jejichž květy patří k nejmenším v čeledi Orchidaceae, se ukázali jako miniaturní dvoukřídlí z čeledi hálkovitých. K tomuto závěru došli japonští botanici po prozkoumání více než tisíce květenství tohoto druhu. Oberonia japonská. Jak je uvedeno v článku v časopise Ekologie, jedná se o první spolehlivý příklad opylení orchidejí hálky. Zůstává však nejasné, proč přesně tyto rostliny přitahují hmyz.

2. dubna je Světový den autismu, takže dnešní novinka N+1 vyjděte s ilustracemi od studentů „Anton je přímo tady“. Tato charitativní nadace pomáhá lidem s poruchami autistického spektra v Rusku již více než deset let.

Mezi téměř třiceti tisíci druhy orchidejí (Orchidaceae) je zastoupena široká škála způsobů opylování. Někteří členové této rodiny, stejně jako většina kvetoucích rostlin, spoléhají na hmyz a ptáky, kteří přenášejí svůj pyl výměnou za nektar. Jiné orchideje poskytují opylovačům pachové látky k přilákání partnera nebo substrát pro vývoj larev. Zároveň mnoho druhů těchto rostlin klame hmyz, přitahuje ho jasnými a příjemně vonícími květy, aniž by jim však poskytly jakoukoli odměnu za přenášení pylu.

Toto v žádném případě není úplný seznam přístupů k opylování, které jsou běžné v čeledi Orchidaceae. O tom, kdo opyluje více než 90 procent druhů orchidejí, však odborníci nemají spolehlivé informace. Mezi druhy s neznámými opylovači patří zejména 150-300 zástupců rodu Oberonia, které rostou na stromech a skalách v Africe, jižní a východní Asii, Austrálii a Polynésii. Květy Oberonia patří k nejmenším v rodině, obvykle měří asi dva milimetry v průměru. Předpokládá se, že je opyluje nějaký velmi drobný hmyz, což je u orchidejí neobvyklé, ale tato hypotéza se zatím nepotvrdila.

Tým botaniků pod vedením Yuty Sunakawy z Tokijské univerzity se rozhodl najít opylovače oberonia. Vědci se zaměřili na druh Oberonia japonská, která roste na kmenech starých stromů v Japonsku, Koreji a na Tchaj-wanu. Miniaturní květy této orchideje jsou malované v oranžových tónech a jsou umístěny na dlouhých závěsných stopkách a každé květenství může mít 50-100 květů.

V polovině května 2022 Sunakawa a jeho kolegové odcestovali do provincie Aichi na ostrově Honšú. Zde tři dny zkoumali květenství O. japonica při hledání potenciálních opylovačů. Za 26,5 hodiny práce se autorům podařilo prozkoumat více než tisíc květenství. Prvního dne ráno si na jednom z květů Oberonia všimli drobného dvoukřídlého hmyzu z čeledi pakomárovitých (Cecidomyiidae). Ukázalo se, že je mrtvý – a na jeho hlavě byla připevněna dvě žlutá pollinaria. Když se vědci dotkli žlučníku, oddělil se od květu a na blizině pestíku zůstal jeden z pollinií. Přes den nebylo možné najít žádné další návštěvníky Oberonia.

Po setmění, kolem osmé hodiny večerní, se obraz dramaticky změnil. Za soumraku a v noci se na květy oberonia slétalo mnoho dvoukřídlého hmyzu, především pakomárů, kteří pravděpodobně patřili ke stejnému druhu jako uhynulý jedinec. Na orchidejích vydrželi do šesti hodin ráno. Hmyz se na oberoniích shromáždil večer jednoho z následujících dnů.

Sunakawa a jeho spoluautoři zachytili a zachovali 135 hmyzu, který v noci navštěvoval květenství oberonia. Byli mezi nimi zástupci takových čeledí dvoukřídlých, jako jsou mouchy obilné (Chloropidae), komáři zvonci (Chironomidae), mouchy detritus (Sciaridae) a motýli (Psychodidae). Nicméně 94,8 procenta všech návštěvníků byli žlučníci. Všechny se ukázaly jako ženy. Ze 128 ulovených pakomárů náleželo 102 k jednomu morfodruhu, který se vyznačoval charakteristickým vzorem na křídlech.

Při návštěvách orchidejí se pakomáři neustále pohybovali mezi květy a někdy přelétávali z jednoho květenství do druhého. 33 procent ulovených exemplářů mělo na hlavě přichycené opylení, v průměru 1,5 kusu na hmyz. Vědci si také všimli pollinaria na bliznach mnoha květů Oberonia. S největší pravděpodobností je sem přinesli žlučníci. S ohledem na všechny tyto skutečnosti lze samičky tohoto hmyzu považovat za hlavní opylovače O. japonica (a možná i mnoho dalších členů rodu). Podle autorů se jedná o první spolehlivý příklad opylení orchidejí háčkovcem. Nicméně, jak přesně oberonium přitahují tyto dvoukřídlé, je stále nejasné. Květy těchto orchidejí neprodukují nektar ani jiné výživné látky, takže mohou opylovače klamat vzhledem (například napodobováním shluku vystavujících samců) nebo čichem.

Chcete-li se dozvědět více o vztahu mezi rostlinami a jejich opylovači, vyplňte náš kvíz Pro koho to kvete?

Květiny jsou jedním z nejkrásnějších výtvorů přírody. Samozřejmě, že pro rostlinu není květina jen ozdobou, ale způsobem, jak přitáhnout pozornost opylovačů, a tím zajistit pokračování druhu, ale to nám nebrání obdivovat vynikající dokonalost květinových forem a jas. barvy. Předkládáme našim čtenářům časopiseckou verzi článku z knihy „Květiny světa“, kterou nedávno vydalo nakladatelství Avanta+ v řadě „Nejkrásnější a nejznámější“. Z tisíců druhů nádherně kvetoucích okrasných rostlin a stovek tisíc jejich pěstovaných odrůd vybrali kompilátoři ty, které dokážou poskytnout nejúplnější představu o kráse a úžasné rozmanitosti rostlinného světa. Kniha napsaná předními botaniky a pěstiteli květin vypráví nejen o jednotlivých druzích, ale i o kvetoucích rostlinách jako celku – o jejich stavbě, přizpůsobení se prostředí a neobvyklých vlastnostech. Obsahuje také užitečné praktické informace: o péči o zahradní a pokojové květiny, o aranžování kytice a o květinové etiketě. Na ilustrování knihy se podílel fotoreportér časopisu „Věda a život“ I. Konstantinov.

Věda a život // Ilustrace

Nektar z úzkého výběžku Comparettia macroplectron mohou získat pouze jestřábí můry s dlouhou proboscis.

Modré květy vanda jsou opylovány blanokřídlými, které jsou náchylnější k ultrafialové části spektra.

Četné šarlatové shluky rodu Rodriguezia secunda (Rodriguezia secunda) jsou ideální pro opylování kolibříky.

Slonovinově zbarvené květy Angraecum eburneum přitahují noční jestřáby spíše vůní než barvou. Zvednutý ret nebrání motýlům, aby se vznášeli nad květinou a mávali křídly.

Dendrobium secundum, rozšířené v jihovýchodní Asii, se nazývá „orchidej zubního kartáčku“.

Zvláštní roli při opylování některých masdevallií a bulbophyllumů hrají kaliforní mušky.
Vanilka flatifolia.
„Střelba“ catasetum pileatum.
Schéma struktury květu pantofle

Hnědožluté květy Oncidium vypadají jako samčí blanokřídlí rodu Centris, takže na ně útočí hmyz, který si je plete s rivaly.

Květy některých druhů orchidejí připomínají tvarem i vůní samice hmyzu.
Kolibříci opylují mnoho druhů orchidejí a dalších rostlin.

Oncidium bělopysk (Oncidium leucochilum). Obrovský pysk květu slouží jako „přistávací plošina“ pro opylující hmyz.

Úžasný pantoflíček paphiopedilum argus je pojmenován po stookém obru Argusovi kvůli mnoha tmavým tečkám na okvětních lístcích. Pysk ve tvaru boty a staminóda ve tvaru štítu nad ním slouží jako past pro opylující včely.

Problémy s rozmnožováním není pro rostliny snadné, protože na rozdíl od zvířat, která si své partnery nacházejí volným pohybem v prostoru a spoléhat se na sexuální instinkty, jsou rostliny nuceny důvěřovat svému vzácnému pylu náhodným „prostředníkům“ – vodě, větru, hmyzu nebo zvířat.

Orchideje, jako nejmladší čeleď rostlinného světa, se na naší planetě objevily přibližně před 25-30 miliony let, kdy se již všechny moderní formy rostlin přizpůsobily okolnímu světu. Orchideje musely použít klam a lstivost, aby získaly opylovače z jiných kvetoucích rostlin. V důsledku toho si některé orchideje vyvinuly tak úzkou specializaci, že se staly zcela závislými na konkrétním (často jediném) opylovači.

Co pomáhá orchidejím úspěšně řešit problémy s křížovým opylením? Za prvé, doba kvetení. U většiny druhů květy během čekání na opylovače nevadnou týdny nebo měsíce. Často květy v květenství kvetou střídavě a kvetení se prodlužuje ještě déle. U některých tropických epifytických druhů opylovaných létajícím hmyzem dosahují květenství značné délky (u Oncidium leucochilum více než tři metry), vynášející květy až za korunu hostitelského stromu – jsou tak pro opylovače nápadnější. Květenství orchidejí, které se přizpůsobí opylení lezoucím hmyzem, jsou naopak značně zkrácené a přitisknuté k substrátu.

Další adaptací orchidejí na opylování hmyzem je stočení květního vaječníku o 180 stupňů (tzv. resupinace). Díky této vlastnosti je okraj květiny vždy dole a slouží jako „přistávací plošina“ pro hmyz. Pokud je orchidej opylována motýly, kteří se vznášejí nad květinou, a ret může bránit jejich křídlům ve volném pohybu, vaječník se ještě více zkroutí a udělá plnou otáčku kolem své osy, čímž zvedne ret do horní polohy. Pokud je květina otočena dolů, jako například u Stanhopea nebo Gongory, pak ret slouží jako druh skluzavky, ze které hmyz sklouzne dolů a produkuje opylení, zatímco vaječník se vůbec nestočí.

Hymenoptera – včely, čmeláci a vosy – tvoří polovinu opylovačů orchidejí. Všichni zástupci tohoto řádu hmyzu jsou úzce spjati s kvetoucími rostlinami: absorbují nektar a sbírají pyl, aby krmili larvy. Hymenoptera jsou dobří v rozlišování barev, pachů a zapamatování si obrysů předmětů. V barevném spektru lépe vnímají ultrafialovou část, ale zároveň nezachytí čistě červenou barvu – ta pro ně splývá s pozadím. Orchideje, které si jako opylovače zvolily blanokřídlé, se tomuto rysu přizpůsobily tím, že ze své pestré škály barev vyloučily všechny odstíny červené. Speciální vzory na koruně pomáhají hmyzu najít cestu k nektaru uvnitř květu. Někdy květy tvoří složité pasti a průchody, které nutí včely vstupovat a vycházet pouze po určité cestě, v důsledku čehož hmyz nevyhnutelně narazí na sloup a vyletí z květu s pollinarium připojeným k jeho tělu – hrudka pylu vybavená se stopkou a lepkavým kotoučem. Důležitou roli při přilákání opylovačů hraje příjemná sladká vůně květů, která zesiluje během dne, kdy jsou dělnice nejaktivnější.

Včely opylují všechny pantofle – Cypripedium z mírných zeměpisných šířek Eurasie a Ameriky, Paphiopedilum z jihovýchodní Asie a také Phragmipedium a Selenipedium z tropické Ameriky. Jejich květy jsou uspořádány v obecném vzoru, který se liší od ostatních orchidejí. Pysk ve tvaru boty, plochý štítovitý staminod (sterilní tyčinka) a sloupek jsou spojeny do jednoduché pasti jako rybářský vršek. Květy střevíčníků neprodukují nektar a mastná tekutina, která se někdy objevuje na chloupcích na zadní straně rtu, nepřitahuje hmyz jako potravu. Strategie opylování těchto rostlin zahrnuje návnadu (světlá skvrna na staminódě) a dobu kvetení. Po dobu, kdy květ zůstane čerstvý (dva až tři měsíce), se o něj určitě nějaká včela začne zajímat a padne do pasti. Když se z ní dostane podél zadní stěny, bude hmyz nucen protlačit se nejprve kolem stigmatu a poté jednou ze dvou úzkých štěrbin tvořených rtem a staminódou, částečně blokovanými pylovými hmotami. Včela se zde nevyhnutelně potře lepkavým pylem a poté jej přenese na sousední květinu (opylení pantoflíčků viz „Věda a život“ č. 9, 1985).

Trubci nesbírají nektar, proto k jejich přilákání mají květy některých orchidejí (Coryanthes, Stanhopea) speciální návnadu – žláznatou epidermis na rtu, která působí narkoticky. Drone hlodá epidermis, na chvíli znehybní a spadne. Aby včely i v tomto stavu úspěšně opylovaly, připravují jim květy orchidejí všemožné nástrahy. Stangopei navrhují projížďku podél rtu, jako na skluzavce, a corianthes navrhují dát si studenou koupel.

Spodní část rtu corianthes je přeměněna na jakýsi kbelík, nad kterým je neustále „kapající kohoutek“ – dva speciální zúžené přívěsky rtu, které vylučují hojnou tekutinu. Během kvetení uvolňuje každý květ Coryanthes speciosa asi 30 gramů tekutiny. Aby se zabránilo přetečení kbelíku, přebytečná tekutina se vylévá speciální trubicí na špičce rtu. Přímo nad touto trubicí je konec sloupu nesoucího pollinaria.

Samci včely euglossa přitahují květ corianthes svou silnou vůní. Trubci přistávají na okraji rtu a okusují žlázovou epidermis z jeho zadního povrchu. V zápalu boje o místo u „jídelního stolu“ padají zdrogovaní trubci do „lázně“. Není snadné se z ní dostat, mokré včele často trvá i více než půl hodiny, než najde jedinou cestu ven – přes odtokovou trubku přiléhající ke sloupku. Průchod je velmi úzký a včela je nucena se silou vmáčknout mezi konec pysku a sloupek. V tomto případě se pollinaria přilepí na hmyz, který je sotva vysušený a je připraven navštívit novou květinu. Zpravidla po odstranění opylení květ dočasně ztratí silné sladké aroma, ale druhý den ráno se vůně znovu objeví.

Zvláště je třeba zmínit čmeláky a euglossové, které opylují dvoudomé orchideje. Tento hmyz je vystaven skutečnému „dělostřeleckému útoku“ ze samčích květů Catasetum a Cycnoches. Narušené pollinarium prudce vystřelí na neopatrný hmyz a pevně se přilepí na břicho. Čmelák nebo včela přiletí k samičímu květu, který je na rozdíl od samčího vždy orientován v prostoru pyskem nahoru, zanechá pyl ve stigmatické jamce a tím provede akt opylení. I když šance, že se hmyz, který již opylení chytil, setká se samičí květ orchideje připravený k opylení, je mizivá, je to právě reprodukční strategie, kterou tyto rostliny ve volné přírodě zvolily.

Orchideje přitahují samce blanokřídlých k opylování, a to nejen pomocí svých stravovacích instinktů. Například samci rodu Centris, chránící své území před konkurencí, napadají hnědožluté květy Oncidium, čímž si je pletou s rivaly.

Květy orchidejí často vylučují feromony – těkavé látky, které mají podobné složení jako výměšky hmyzích žláz, čímž ovlivňují sexuální instinkty jejich opylovačů. U mnoha druhů Ophrys květy velikostí, barvou, tvarem a uspořádáním skvrn a vzorů napodobují samice připravené k páření. Samci některých druhů žahavých včel začínají létat brzy na jaře a dříve než samice. V této době kvetou ophryses a samci se pokoušejí pářit se s květinami, přičemž si je pletou se samičkami.

Lepidoptera opyluje asi 18 procent druhů orchidejí a květy opylované denními motýly a květy opylované nočními motýly mají výrazné rozdíly. Denní motýli výborně rozlišují barvy, preferují květy červené, růžové nebo žluté barvy. Potřebují „přistávací plošinu“, aby mohli pohodlně sedět na květině, která ráno a odpoledne voní. Na orchideje je samozřejmě láká aroma, ale hlavními vodítky jsou stále barva korunek a vzor na okvětních lístcích. Orchideje opylované jestřábníky mají úplně jiné květy. K hledání živných rostlin používají tito motýli spíše čich než zrak. Květy takových orchidejí jsou obvykle bílé nebo bledé barvy, s velmi silnou vůní, která zesílí v noci. Díky podlouhlému sacímu ústí mohou jestřábi extrahovat nektar z dlouhých ostruh, kam jiný hmyz nemá přístup. Můry se živí, aniž by na květině seděly, ale chvíli se nad ní vznášely, takže všechny části květiny včetně pysku jsou umístěny tak, aby nepřekážely vlajícímu hmyzu.

Diptera opyluje asi 12 procent všech druhů orchidejí. Komáři a mouchy živící se nektarem přitahují sladké aroma nenápadných drobných květů, které jsou bílé, žluté nebo zelenohnědé. Tyto květiny mají zpravidla pysk bez vodícího vzoru a otevřené nektary, které jsou snadno přístupné hmyzu. Někdy komáři a mouchy soutěží s malými nočními můrami v boji o nektar.

Ptáci opylují jen asi tři procenta orchidejí. V tropech jihovýchodní Asie a Oceánie jsou to drobní sluneční ptáci, vážící ne více než pár gramů. Ve Střední a Jižní Americe jsou orchideje opylovány kolibříky. Přestože různé druhy kolibříků váží pouze 1,6 až 20 gramů, během dne sežerou dvojnásobek své tělesné hmotnosti. K normálnímu fungování kolibříků nestačí pouze květový nektar, takže značnou část jejich potravy tvoří drobný hmyz, který se hojně vyskytuje v blízkosti orchidejí kvetoucích na stromech. Opravdu okouzlující pohled představují kolibříci třpytící se všemi barvami duhy, pobíhající po zářivých květech. Kolibříci sají nektar za letu, visí ve vzduchu, jako jestřábí můry. Svým dlouhým jazykem, na konci rozeklaným, proniká kolibřík dovnitř květu, několikrát aktivně usrkne, vzlétne jako šíp a znovu se vznáší nad sousední květinou.

Ptáci mají špatně vyvinutý čich, takže orchideje, které opylují, mají velmi slabé aroma nebo vůbec žádné. Ptáci však vnímají barvy ve stejném spektru jako lidé: přitahují je velké květy s jasně červenou, růžovou nebo žlutou barvou, které pojmou velké množství nektaru. Je zajímavé, že u mnoha orchidejí, jejichž pollinia (shluky pylu) nosí ptáci, má pyl černošedou nebo nazelenalou barvu – aby odpovídal barvě zobáku. Zřejmě by zářivě žluté pollinie na zobáku příliš vynikly; Poté, co si jich všiml, pták by srovnal poločáry, aniž by je dopravil na místo určení.

Květ vanilkové orchideje neboli Vanilla planifolia je zelenožluté barvy, s dlouhým trubicovým pyskem opatřeným podélnými výběžky a příčným štětečkem, blizna je ukryta hluboko uvnitř rtu. Květ se otevírá brzy ráno a odpoledne začíná uvadat a vydává charakteristické citrusové aroma.

Tvar a výrůstky pysku, barva koruny, nektár ukrytý hluboko uvnitř květu a krátká životnost květu svědčí o tom, že vanilku opylují včely. V domovině vanilky, v Mexiku, jsou to malé včelky bez žihadla z rodu Melipona.

Když se vanilka začala šlechtit na koření (plody této orchideje-liány fermentované zvláštním způsobem) daleko od Mexika, musel být vyřešen problém s jejím opylováním. Nakonec byly mexické včely nahrazeny lidskýma rukama. Všechny existující plantáže na Madagaskaru, Komorách, Réunionu a Indonésii jsou opylovány uměle. A to je 1,5 miliardy vanilkových květů, ze kterých se vytěží až 2000 tun koření! Můžeme tedy říci, že lidé spolu s hmyzem a ptáky jsou plnohodnotnými členy rozmanitého a početného společenství opylovačů orchidejí.

Podrobný popis ilustrace

Jednostranný dendrobium (Dendrobium secundum) rozšířený v zemích jihovýchodní Asie se nazývá „orchideje zubního kartáčku“ kvůli struktuře a uspořádání stopek s malými květy těsně přiléhajícími k sobě, nasměrovanými jedním směrem. Pro opylovače jsou atraktivní především velká květenství.
Zvláštní roli při opylování některých masdevallií a bulbophyllumů hrají kaliforní mušky. Přitahuje je člověku nepříjemný hnilobný zápach a květy matné hnědofialové barvy, připomínající zkažené maso. Hmyz klamán vůní a vzhledem tupých květů bulbophyllum dosedne na květ a padne do připravené pasti – pysk bulbophyllum, pohyblivě kloubově spojený se základnou sloupku, se pod tíhou hmyzu převrhne do květu, na stigma a prašníky. Někdy jsou části bulbophyllum perianth vybaveny tmavými řasinkami, které se chvějí ve větru a napodobují malý vlající hmyz. Jedná se o květy bulbophyllum Rothschildova (B. rothschildianum), v přírodě opylované mršinami.
Schéma struktury květu pantofle: 1 – prašník (pollinium); 2 – stigma; 3 – scutellum (staminóda); 4 – třásnitý růst k přilákání hmyzu; 5 — vtok s okraji vydutými dovnitř; 6 – ret; 7 – horní okvětní lístek („plachta“) zakrývající vstup do rtu; 8 — spodní dvojitý okvětní lístek; 9 – boční lalok.