Chim ruồi thụ phấn. Shutterstock / Ondrej Prosicky

Hoa của thực vật được thụ phấn bởi động vật thể hiện một số biến thể đáng kinh ngạc nhất của tự nhiên về màu sắc, mùi hương và hình dạng. Nhưng sự đa dạng nổi bật này đã phát triển như thế nào?

Một phần lớn của câu chuyện là sự thích nghi với những loài động vật mà chúng phụ thuộc vào để sinh sản. Nhiều đặc điểm hoa được cho là sự thích nghi để thu hút và “điều chỉnh” các vật thụ phấn của chúng để chuyển phấn hoa tối ưu.

Để hiểu được thời gian và cách thức tiến hóa của những đặc điểm hoa này, các nhà sinh vật học thường cần dựa vào việc tái tạo lại quá khứ, suy ra các điều kiện dẫn đến những thay đổi trong quá trình tiến hóa. Nhưng một sự thay thế thú vị là sử dụng những thay đổi gần đây.

Khi tôi và các đồng nghiệp xem xét chi tiết, trong một nghiên cứu mới, chúng tôi nhận thấy những bông hoa bằng găng tay cáo đã được tự nhiên hóa - được đưa đến Châu Mỹ khoảng 200 năm trước - đã thay đổi so với những người bản địa ở Châu Âu. Sự thay đổi này phù hợp với việc bổ sung chim ruồi làm loài thụ phấn, trong vòng chưa đầy 85 thế hệ kể từ khi được giới thiệu.

Găng tay cáo quen thuộc và những loài hoa dại được yêu thích trong phạm vi bản địa của chúng, ban đầu được giới hạn ở Châu Âu. Trong suốt thế kỷ 19, chúng đã được giới thiệu đến nhiều khu vực trên thế giới, rất có thể là bởi những người làm vườn người Anh nhạy bén.

Bằng cách di chuyển thực vật trên khắp thế giới, con người chúng ta đã vô tình bắt đầu các thí nghiệm xuyên lục địa, kiểm tra vai trò quan trọng của các loài thụ phấn đối với sự thành công sinh sản của thực vật và sự tiến hóa của hoa. Khi thực vật được đưa vào các khu vực mới và mở rộng phạm vi của chúng, chúng thường phải đối mặt với một môi trường mới không có các loài thụ phấn.

Trong các trường hợp khác, như bao tay cáo chung hoặc digitalis purpurea, các loài thụ phấn mới có thể được thêm vào. Trong trường hợp này, chim ruồi, một nhóm sinh vật thụ phấn hoàn toàn mới, đã được thêm vào danh mục khách tham quan hoa trong các phần của phạm vi mở rộng mới.

Ở châu Âu, bao tay cáo được thụ phấn độc quyền bởi ong vò vẽ có lưỡi dài - loài côn trùng duy nhất có khả năng đạt được phần thưởng mật hoa được tạo ra ở phần gốc của ống hoa. Nhưng một khi găng tay cáo được nhập tịch ở châu Mỹ, chim ruồi đã xuất hiện trong bức tranh.

Găng tay cáo không thân thiện

Tại các quốc gia bản địa của chúng, găng tay cáo có một loạt các chiến lược khiến chúng trở nên chuyên biệt để thụ phấn cho ong vò vẽ. Mặc dù bất kỳ du khách nào cũng có thể nhìn thấy những bông hoa này nhưng những loài côn trùng nhỏ hơn và thậm chí cả ong vò vẽ lưỡi ngắn cũng không thể tiếp cận mật hoa. Nó được che giấu bởi một cái ống, được gọi là tràng hoa, càng ngày càng bị thắt chặt về phía mật hoa ở đáy.

Những bông hoa này cũng được trang bị một loạt lông dài có tác dụng như một rào cản đối với những con ong nhỏ và ruồi khi cố gắng đi vào trong bông hoa, vì chúng bị vướng vào và bỏ cuộc.

Tuy nhiên, những đặc điểm hoa này không ngăn cản chim ruồi ghé thăm. Theo nhiều cách, găng tay cáo rất hoàn hảo cho chim ruồi thụ phấn. Mỗi bông hoa tạo ra một lượng lớn mật hoa và bằng cách trồng trên các giá thể lớn, chúng cung cấp nguồn cung cấp mà chim ruồi cần để hỗ trợ nhu cầu năng lượng cao của chúng.

 Ong vò vẽ lưỡi dài có thể tìm mật hoa sâu bên trong bao tay cáo. Shutterstock / Ian Dyball

Foxglove tiến hóa

Đối với nghiên cứu của mình, chúng tôi tập trung vào quần thể chồn hương ở Colombia, Costa Rica và quần thể bản địa ở Vương quốc Anh. Ở các vùng nhiệt đới, quần thể sống giới hạn ở độ cao hơn 2,200 mét (7,200 feet), nơi có thời tiết mát mẻ và ẩm ướt quanh năm. Ong vò vẽ là loài hoa thường xuyên đến thăm nhất ở đó, nhưng chim ruồi có thể chiếm tới 27% số lần đến thăm. Chúng tôi đã kiểm tra xem chim ruồi có phải là loài thụ phấn hiệu quả cho bao tay cáo hay không, và nhận thấy chúng thậm chí còn hiệu quả hơn cả loài ong trong việc chuyển phấn hoa sang hoa.

Nghiên cứu những bông hoa, chúng tôi nhận thấy ống tích tụ mật hoa hiện lớn hơn đáng kể trong các quần thể có chim ruồi, so với các quần thể bản địa ở Vương quốc Anh. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng những cây có hoa với ống lớn hơn có khả năng sinh sản thành công cao hơn trong tất cả các quần thể tự nhiên mà chúng tôi đã xem xét - một dấu hiệu cho thấy những bông hoa dài hơn đang được chọn lọc tự nhiên ưa chuộng.

Điều này nhất quán ở các quần thể Colombia và Costa Rica - điều này rất quan trọng vì họ đại diện cho hai sự du nhập độc lập của găng tay cáo từ châu Âu vào khoảng những năm 1850. Chúng tôi có bằng chứng sơ bộ từ các chỉ thị phân tử rằng găng tay cáo ở hai quốc gia là khác biệt về mặt di truyền. Nam và Trung Mỹ bị ngăn cách bởi rừng mưa nhiệt đới đất thấp rậm rạp không thể xâm nhập được đối với găng tay cáo, vì vậy rất khó có khả năng các loài thực vật có thể sinh sống từ vùng này với vùng khác.

Thực tế là chúng ta thấy những thay đổi về hoa và hướng lựa chọn giống nhau ở cả hai vùng sau khi có thêm chim ruồi cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng chúng ta đang chứng kiến ​​sự thích nghi nhanh chóng với môi trường thụ phấn mới. Trong nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi hy vọng sẽ xác nhận rằng sự lựa chọn mà chúng tôi thấy trên thực tế là do chim ruồi áp đặt.

Trường hợp của găng tay cáo gợi ý rằng trong một số trường hợp, thực vật có thể chống chịu với những thay đổi trong bộ phận thụ phấn của chúng, nếu có đủ thời gian trong một thế giới mà cả thực vật và động vật đều bị buộc phải di chuyển xung quanh, mở rộng hoặc rút lui. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, thực vật mất dần các tác nhân thụ phấn thay vì thu được các thụ phấn mới. Nghiên cứu tất cả các trường hợp giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của thực vật.

Giới thiệu về Tác giả

Maria Clara Castellanos, Giảng viên về Tiến hóa, Hành vi và Môi trường, Đại học Sussex

ing

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.