Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Thiên nhiên đầy màu sắc. Đối với hoa, màu sắc hiển thị chủ yếu là phương tiện để thu hút các loài thụ phấn. Côn trùng sử dụng tầm nhìn màu sắc của chúng không chỉ để xác định vị trí những bông hoa thích hợp để ăn mà còn để tìm bạn tình. Sự tương tác tiến hóa giữa côn trùng và thực vật đã tạo ra những mối quan hệ phụ thuộc phức tạp có thể có những kết quả đáng ngạc nhiên.
Thiên nhiên đầy màu sắc. Đối với hoa, màu sắc hiển thị chủ yếu là phương tiện để thu hút các loài thụ phấn. Côn trùng sử dụng tầm nhìn màu sắc của chúng không chỉ để xác định vị trí những bông hoa thích hợp để ăn mà còn để tìm bạn tình. Sự tương tác tiến hóa giữa côn trùng và thực vật đã tạo ra những mối quan hệ phụ thuộc phức tạp có thể có những kết quả đáng ngạc nhiên. Casper van der Kooi, một nhà sinh vật học tại Đại học Groningen, sử dụng phương pháp liên ngành để phân tích sự tương tác giữa các loài thụ phấn và hoa. Vào tháng Giêng, ông là tác giả đầu tiên của hai bài báo đánh giá về chủ đề này.
Ong và các loài côn trùng khác ghé thăm hoa để ăn mật hoa và phấn hoa. Để đổi lấy những món quà này, chúng hỗ trợ sự sinh sản của những cây này bằng cách thụ phấn cho hoa của chúng. Đó là quan điểm đơn giản và hơi lãng mạn về thụ phấn. Tuy nhiên, thực tế đầy rẫy lừa dối, chiến tranh hóa học và thủ đoạn cơ chế sinh học. Van der Kooi nói: “Sự kết hợp giữa hóa học và vật lý với sinh học tiến hóa đã mở rộng quan điểm của chúng tôi về quá trình thụ phấn.”
Giải phẫu học
Ông là tác giả đầu tiên của một bài báo đánh giá về sự tiến hóa của khả năng nhìn màu ở côn trùng, được xuất bản trong tạp chí Đánh giá hàng năm về Côn trùng học vào tháng 1 năm 2021 và bài đánh giá thứ hai về ‘cuộc chạy đua vũ trang’ giữa thực vật và động vật thụ phấn, đã xuất hiện vào ngày 25 tháng 1 trên tạp chí Current Biology .
Van der Kooi nói: “Đối với nhiều gia đình côn trùng, chúng tôi biết rất ít về cách chúng nhìn thấy màu sắc. Ong đã được nghiên cứu rất chi tiết nhưng ít được biết đến về khả năng nhìn màu ở ruồi, mặc dù nhiều họ của chúng, chẳng hạn như ruồi bay, là những loài thụ phấn rất quan trọng.”
Van der Kooi giải thích: “Chúng rất khó nghiên cứu và để giữ trong phòng thí nghiệm và giải phẫu mắt của chúng phức tạp hơn. ‘Hơn nữa, một số ý tưởng lâu đời về tầm nhìn bay gần đây đã bị lật tẩy.’
Sắc tố
Van der Kooi và các đồng tác giả của ông đã lập bảng các bước sóng mà các loài côn trùng khác nhau có thể nhìn thấy. ‘Về cơ bản, tầm nhìn màu của côn trùng xảy ra ở bước sóng từ 300 đến 700 nanomet. Hầu hết các cơ quan cảm thụ ánh sáng trong mắt côn trùng đều phát hiện ra ánh sáng cực tím, xanh lam và xanh lục nhưng có sự đa dạng lớn. ‘ Côn trùng phát triển thị giác màu sắc trước khi những bông hoa đầu tiên xuất hiện. ‘Các sắc tố trong hoa dường như được tinh chỉnh để các loài thụ phấn có thể nhìn thấy được. Nhưng tất nhiên, côn trùng sau đó đã cùng tiến hóa. ‘
Ngoài màu sắc, thực vật sử dụng mùi hương để thu hút côn trùng đến thức ăn mà chúng cung cấp. Vì việc sản xuất mật hoa và phấn hoa rất tốn kém, nên thực vật cần tự bảo vệ mình khỏi những kẻ cướp thức ăn nhưng không thụ phấn cho hoa. Đây là chủ đề của bài đánh giá thứ hai. ‘Bài báo này cho thấy sự đa dạng rất lớn trong mối quan hệ giữa thực vật và các loài thụ phấn, từ chủ nghĩa tương hỗ thực sự đến lạm dụng hoàn toàn. ” Một số loài thực vật hoàn toàn không cung cấp thức ăn. ‘Những loài khác có phấn hoa hoặc mật hoa độc đối với hầu hết các loài ong. Chỉ những loài cụ thể mới thực sự tiêu hóa được thức ăn này. ‘
Cơ sinh học
Loài bình chọn cũng có chương trình nghị sự của riêng chúng. ‘Một loài thực vật cụ thể được thụ phấn bởi bướm đêm vào đầu mùa xuân. Bướm đêm cũng đẻ trứng trên cây và sau đó trong năm, sâu bướm sẽ ăn các bộ phận của nó. Vào khoảng thời gian đó, các loài thụ phấn chính cho loài thực vật này là ruồi. ‘ Đây là một ví dụ về mối quan hệ phức tạp giữa thực vật và các loài thụ phấn. Van der Kooi nói: “Có thể có sự khác biệt theo mùa nhưng mối quan hệ cũng có thể khác nhau ở các địa điểm khác nhau – có sự thay đổi về thời gian và không gian và thông qua các tương tác sinh học khác nhau.”
Bài đánh giá tập trung vào các khía cạnh khác nhau của mối quan hệ phức tạp bằng cách sử dụng các quan điểm từ sinh học hóa học (ví dụ như hàm lượng dinh dưỡng của mật hoa hoặc phấn hoa), cơ sinh học (ví dụ như các rào cản mà hoa sử dụng để xua đuổi côn trùng không mong muốn hoặc để đảm bảo rằng phấn hoa được chúng phân tán) và sinh học cảm quan (ví dụ như cách mà côn trùng phát hiện và nhận biết hoa).
Rung động
Một số loài thực vật, ví dụ, nhiều loài trong họ khoai tây, đã phát triển phương pháp ‘thụ phấn buzz’, nơi phấn hoa được lưu trữ trong các ống và côn trùng cần rung lên hoa để nhả chúng ra. ‘Ong mật, ruồi và bướm không thể tiếp cận chúng nhưng các loài ong khác như ong vò vẽ có thể lắc phấn hoa bằng cách sử dụng cơ bay mạnh của chúng.’ Độ cứng của ống, độ dính của phấn hoa và tần số rung của ong vo ve đều đóng một vai trò trong quá trình này. ‘Chúng ta thực sự cần các công cụ từ vật lý để hiểu mối quan hệ của chúng.’ Van der Kooi yêu thích nghiên cứu liên ngành về sự tương tác giữa côn trùng và thực vật. Ông bắt đầu sự nghiệp của mình bằng kỹ thuật quang học. ‘Đó là một phần vì tôi thực sự thích vật lý. Nhưng mọi cách tiếp cận mới sẽ cho chúng ta thấy những khía cạnh mới của mối quan hệ phức tạp này. ‘
Một sự phát triển gần đây trong lĩnh vực này là nhận thấy rằng các loài thực vật khác nhau ở các vị trí địa lý khác nhau. ‘Một bông hoa ngô ở Hà Lan không nhất thiết phải giống một bông hoa ngô ở Ý. Ví dụ, thành phần hóa học của phấn hoa hoặc mật hoa có thể khác nhau, điều này ảnh hưởng đến sự tương tác với côn trùng. ‘
Nơi trú ẩn của côn trùng
Đôi khi, hỗn hợp hạt giống cho hoa dải không có nguồn gốc địa phương mà từ các nước khác. Trong trường hợp đó, có thể có sự không phù hợp với côn trùng địa phương, thậm chí có thể gây hại cho số lượng côn trùng. ‘ Do đó, nơi trú ẩn của côn trùng được tạo ra tốt nhất bằng cách sử dụng hạt giống địa phương.
Cả hai bài báo đều nhấn mạnh mối quan hệ giữa thực vật và các loài thụ phấn có thể phức tạp như thế nào. Vậy tại sao thực vật lại bận tâm? Tại sao tất cả chúng không sử dụng gió để phân tán phấn hoa? Van der Kooi nói: “Đó là những câu hỏi hay. ‘Hiệu quả của thụ phấn nhờ gió thấp nhưng điều đó cũng đúng với thụ phấn của động vật. Tuy nhiên, khoảng 90% các loài thực vật sử dụng phương pháp thứ hai, vì vậy nó là một thành công lớn. ‘ Nhưng ngay cả điều này cũng phức tạp: ‘Cỏ sử dụng sự thụ phấn nhờ gió, và theo một cách nào đó, chúng cũng là những nhóm thành công. Giống như hầu hết mọi thứ trong sinh học, câu trả lời thường là “nó phụ thuộc vào …” ‘
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Groningen cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tài liệu tham khảo Tạp chí :