اولین گلها قبل از زنبورها تکامل یافتند -پس چگونه گلها اینقدر خیره کننده شدند؟
اولین گلها قبل از زنبورها تکامل یافتند -پس چگونه گلها اینقدر خیره کننده شدند؟ گل‌های رنگارنگ و حشرات و پرندگانی که در میان نمایش‌های خیره‌کننده‌شان پرواز می‌کنند، لذت طبیعت است. اما چگونه روابط اولیه بین رنگ گل و گرده افشان حیوانات پدیدار شد؟
در مطالعه‌ای که در Proceedings of the Royal Society منتشر شده است، ما با تجزیه و تحلیل محیط‌های بصری که در آن اجداد زنبورهای امروزی از گلها غذا می‌جویند، این راز را کشف کرده‌ایم.
ما نور منعکس شده از گل های امروزی و همچنین سنگ ها، خاک، چوب ها، پوست و برگ ها را که زمینه طبیعی آنها را تشکیل می دهند، اندازه گیری و تجزیه و تحلیل کردیم.
از این داده‌ها، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای ساختیم که محیط بصری باستانی را هنگام ظهور اولین گلها بازسازی می‌کنند.
دید رنگی حشرات قبل از گلها بود
امروزه زنبورها گرده افشان پرکار گیاهان گلدار از جمله محصولات غذایی هستند . زنبورها از دید رنگی بر اساس گیرنده های نوری حساس به اشعه ماوراء بنفش، آبی و سبز (سلول های حساس به نور) استفاده می کنند تا بهترین گل ها را شناسایی و تشخیص دهند. در مقایسه، بیشتر انسان ها رنگ را با استفاده از گیرنده های نوری حساس آبی، سبز و قرمز درک می کنند.
زمانی که اولین گلها در دوران مزوزوئیک، بین 252 تا 66 میلیون سال پیش، تکامل یافتند، اجداد زنبورها مجبور بودند خود را جهت گیری کنند، پرواز پایداری داشته باشند، از برخورد اجتناب کنند و در میان زمینه های طبیعی غذا پیدا کنند.
ما گمان می‌کنیم که سیستم‌های بصری آنها ممکن است تحت تأثیر تکامل قرار گرفته باشند تا به طور مؤثر در آن محیط کار کنند.
در زمان ظهور اولین گیاهان گلدار، اجداد زنبورها قبلاً دید رنگی را تکامل داده بودند – و ما می دانیم که در طول تاریخ تکامل زنبورها باقی مانده است .
بنابراین، در حالی که زنبورها در ابتدا وجود نداشتند، اجداد آنها بودند. رنگ‌های گل احتمالاً رنگ‌های زنده‌ای را که امروزه می‌بینیم تکامل یافته‌اند تا با این سیستم بصری باستانی مطابقت داشته باشند. در همان زمان، اولین زنبورها به عنوان موثرترین گرده افشان ظاهر شدند.
پس زمینه گل در زمین باستان چه رنگی بود؟
استرالیا مکانی ایده آل برای جمع آوری داده ها در مورد مواد پس زمینه طبیعی است که حشرات اولیه دیده بودند، زیرا از نظر زمین شناسی قاره ای باستانی است .
ما نمونه‌های پس‌زمینه را از سراسر استرالیا جمع‌آوری کردیم و خواص بازتابی آنها را با استفاده از ابزاری به نام اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری کردیم .
ما از این داده‌ها برای ایجاد پایگاه‌داده‌ای از موادی استفاده کردیم که بیش از 100 میلیون سال پیش در محیط بصری حشرات در حال پرواز وجود داشتند – زمانی که اولین گلها ظاهر شدند.
رنگ گل در پاسخ به دید رنگ زنبور تکامل یافته است
برای مجموعه‌ای از پس‌زمینه‌های طبیعی، گل‌های گرده‌افشانی شده با حشرات و پرندگان، نقاط نشانگر را محاسبه کردیم —تغییرات سریع در شدت نور منعکس شده از سطح، در یک باند طول موج کوچک.
این نقاط نشانگر ویژگی‌های بصری کلیدی سطوح رنگی را شناسایی می‌کنند و ما می‌توانیم از آنها برای آزمایش آماری فرآیند تکاملی استفاده کنیم.
سپس شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای ایجاد پس‌زمینه‌های احتمالی گل نوشتیم . با تجزیه و تحلیل نقاط نشانگر آنها، دید گل های امروزی را در برابر پس زمینه های شبیه سازی شده آزمایش کردیم.
جالب توجه است، ما نشان دادیم که توزیع نقاط نشانگر روی گلبرگ‌های گیاهان گرده‌افشانی شده توسط زنبورها به وضوح نشان می‌دهد که این گلها “برجسته” هستند – یعنی آنها به عنوان سیگنال‌های قوی‌تر از پس‌زمینه طبیعی خودنمایی می‌کنند.
این یافته با مطالعات قبلی مطابقت دارد که نشان می‌دهد در نیمکره شمالی و استرالیا ، گیاهان گلدار سیگنال‌های رنگی را برای تسهیل درک رنگ توسط زنبورها تکامل می‌دهند.
اولین گلها احتمالاً به رنگ زرد مایل به سبز مات بودند و در ابتدا توسط مگس ها گرده افشانی می شدند. با این حال، هنگامی که اولین زنبورها – با سیستم های بینایی تنظیم شده خود – شروع به گرده افشانی گل ها کردند، گل ها احتمالاً رنگ های جدیدی را برای مطابقت با توانایی های بینایی زنبورها ایجاد کردند.
به نظر می رسد فرآیند انتخاب طبیعی باعث شده است که رنگ گل ها از پس زمینه خود در چشم گرده افشان ها متمایز شوند.
پرنده ها هم درگیر بودند
میلیون ها سال پس از تکامل گرده افشانی حشرات، پرندگان به عنوان بازدیدکنندگان گل شناخته شدند .
بینایی پرنده از چهار نوع گیرنده نوری رنگی استفاده می‌کند و آنها می‌توانند رنگ‌های قرمز با طول موج بلندی را ببینند که زنبورها به راحتی نمی‌توانند آنها را در پس‌زمینه‌های طبیعی پردازش کنند.
تجزیه و تحلیل ما تأیید کرد که گل‌های گرده‌افشانی شده از پرندگان، نقاط نشانگر را نسبت به گل‌های گرده‌افشانی شده توسط زنبور عسل به سمت طول موج‌های بلندتر تکامل دادند .
کشف جدید ما همچنین نشان داد که این گل ها به طور سیستماتیک با زمینه های طبیعی متفاوت هستند.
همانطور که آب و هوای زمین تغییر می کند، مهم است که در نظر بگیریم که در دنیای بدون زنبورها چه اتفاقی ممکن است برای اکوسیستم ها و سیستم های تولید غذای ما بیفتد .
بسیار مهم است که بدانیم چگونه گرده افشانی و تولید مثل گیاهان ممکن است تغییر کند.
تحقیقات ما نشان می دهد که زنبورها محرک اصلی تکامل گل هستند. تا زمانی که از این حشرات و زیستگاه آنها محافظت نکنیم، جنبه های اساسی و زیبای زندگی که همه از آن لذت می بریم و به آن نیاز داریم را از دست خواهیم داد.
اطلاعات بیشتر: آلن دورین و همکاران، دید حشرات باستانی تنظیم شده برای پرواز در میان سنگ ها و گیاهان، زیربنای تنوع رنگ طبیعی گل ها است، مجموعه مقالات انجمن سلطنتی B: علوم زیستی (2023). DOI: 10.1098/rspb.2023.2018
