Введение

Опыляние птицами Орнитофилия или птичье опыляние - это опыляние цветущих растений птицами. Эта иногда (но не всегда) коэволюционная ассоциация происходит от опыления насекомыми (энтомофилия) и особенно хорошо развита в некоторых частях мира, особенно в тропиках, Южной Африке и на некоторых островных цепях. В ассоциации участвуют несколько характерных адаптаций растений, образующих "синдром опыления". У растений обычно имеются красочные, часто красные, цветы с длинными трубчатыми структурами, содержащими обильный нектар, и ориентация стебня и стигмы, которые обеспечивают контакт с опылителем. Птицы, участвующие в орнитофилии, как правило, являются специализированными нектаривами с распущенными языками и длинными клювами, которые либо способны к парящему полету, либо достаточно легки, чтобы осесть на цветочных структурах.

Адаптация растений

Растительные адаптации для орнитофилии могут быть сгруппированы в основном в те, которые привлекают и облегчают перенос пыльцы птицами, и те, которые исключают другие группы, в основном насекомые, защищающие от "кражи" нектара и пыльцы. Яйца цветов птиц также имеют свойства, защищающие их от повреждений во время энергичного поиска пищи от твердых клювов птиц. Одним из общих моделей адаптации является красный цвет цветков для многих видов растений. Опылители, птицы, являются тетрахроматами, и один тип одного конуса имеет специфический опсин для обнаружения света длинных волн (ниже примерно 600 нм). Поэтому у птиц есть красные фоторецепторы и они чувствительны к красному цвету, а красные цвета цветов могут сильно контрастировать с зеленым фоном листьев. Поэтому красный цвет является основной причиной адаптации. Кроме того, цветы общих видов птиц, опыляемых из Нового Света, имеют более чистые красные цвета, чем те, что из Старого Света, которые часто имеют вторичный пик отражения в районе более коротких длин волн. Вторичный пик уменьшает контраст красного цвета с фоном и избегает насекомых (более высокий риск кражи нектара), снижая эффективность опыления. Цветы общих видов птиц отличаются от цветов, опыляемых специализированными птицами, такими как колибри или солнечные птицы, поскольку у них нет длинных корольчатых труб и имеют кисти, похожие на расширенные стебли. Большинство цветов, опыляемых птицами, красные и содержат много нектара. Они также имеют тенденцию быть без запаха. Цветы с общими опылителями, как правило, имеют разбавленный нектар, но те, у которых есть специализированные опылители, такие как колибри или солнечные птицы, как правило, имеют более концентрированный нектар. Нектар орнитофильных цветов отличается по составу сахара, причем гекзозы высоки в птицеобразных опыляемых видах, в то время как опыляемые насекомыми, как правило, богаты сахарозой. Однако опыляемые колибри цветы, как правило, богаты сахарозой. Различные растения также разработали специфические приспособления для опыления птиц. Многие растения семейства лорантацеев имеют взрывоопасные цветы, которые обливают пыльцой птиц, которые находятся рядом с ними. Они связаны в основном с клещами семейства Dicaeidae. В Австралии некоторые виды банксии имеют цветы, которые открываются в ответ на действия птиц, тем самым уменьшая потерю пыльцы. В тропических сухих лесах южной Индии орнитофильные цветы цветут в основном в жаркое сухое время года. Calceolaria uniflora, вид Scrophularaceae из Южной Америки, имеет особый мясистый придаток на нижней губе цветка, который богат сахаром. Это питается наименьшим семенем (Thinocorus rumicivorus), и в процессе птицы наносят пыльцу на свою голову и переносят ее на другие цветы. В цветочнике мышиного хвоста (Babiana ringens) образуется крепкий стебель, который служит местом для малахитовой солнечной птицы, когда она посещает цветок. У геликоний есть специальные липкие нити, которые помогают приклеивать пыльцу к гладким структурам, таким как клюв колибри. Некоторые африканские орхидеи рода Диса имеют опылители, которые прилипают к ногам приезжающих солнечных птиц. Растения должны защищаться от нектара и пыльцы, которые могут быть взяты не опылителями. Такие животные иногда классифицируются как воры, которые просто удаляют ресурсы без опыления, и грабители, которые повреждают цветок, чтобы получить доступ к ресурсам. Особенно легко подвергаются краже цветы, которые специально предназначены для опыления длиннохвостыми птицами. Например, некоторые пчелы и птицы, которые не могут опуститься в длинные трубки цветов, опыляемых птицами, просто проникают в основание цветка, чтобы получить нектар, не опыляя.

Приспособления птиц

Основными семействами специализированных нектаропитающих птиц, которые участвуют в орнитофилии, являются колибри (Trochilidae), солнечные птицы (Nectariniidae) и медоеды (Meliphagidae). Другие важные группы птиц включают в себя семейства Icteridae, медовой ползунок (Thraupidae, Carduelinae), белоглазых (Zosteropidae) и южноафриканских сахарных птиц (Promeropidae). Птицы могут получать нектар, либо приседая, либо паря с последним, который в основном встречается у колибри и солнечных птиц. В колибри отмечается два вида поиска пищи: нетерриториальные "отшельники", которые ищут пищу на большие расстояния, и территориальные неотшельники. Птицы, питающиеся нектаром, обычно имеют механизм быстрого выделения избыточной воды. Чтобы получить достаточно энергии, им, возможно, придется выпить в течение дня жидкость, которая в четыре-пять раз превышает массу тела. Колибри способны выделять азотные отходы в виде аммиака, поскольку они могут позволить себе потерять больше воды, чем птицы, которые питаются источниками пищи с низкой влажностью. У колибри и солнечных птиц также есть особые анатомические и физиологические приспособления, которые позволяют им быстро выводить излишки воды. Колибри также могут отключать свою функцию почки ночью. У некоторых птиц, таких как белые глаза, пыльца, выброшенная растениями на лбу птиц, может увеличить износ этих перьев, что приводит к увеличению пересадки и замены.

Образцы эволюции орнитофилии

Около 7000 неотропических видов растений опыляются колибри, в отличие от около 129 видов североамериканских растений, которые развили орнитофильные ассоциации. Почти четверть из 900 видов рода Salvia являются птицами, опыляемыми в Центральной и Южной Америке, а некоторые также встречаются в Южной Африке. В тропическом Китае и соседних с ним индокитайских странах относительно мало цветов, опыляемых птицами, среди них - Rhodoleia championii, член семейства Hamamelidaceae, который в любом месте может посещаться и опыляться до семи видов нектароискателей, включая японских белых глаз (Zosterops japonicus, Zosteropidae) и лопатохвостых солнечных птиц (Aethopyga christinae, Nectariniidae). Колибри нуждаются в нектаре для получения энергии, а орнитофильные цветы нуждаются в помощи колибри при опылении, чтобы размножаться. Пока птицы питаются, пыльца прилипает к их клювам, которые откладываются на следующий цветок, который они посещают, опыляя его. Со временем взаимная зависимость друг от друга вызывает совместную эволюцию синдромов опыления. Например, у различных видов колибри ногти имеют разную форму, предположительно, чтобы они могли пить нектар из цветов вокруг них. Многие считают, что коллибри с коротким клювом пьют из более широких цветов с короткими лепестками, а коллибри с длинным клювом имеют тесные отношения с цветами с длинными узкими королами. Большую часть времени длиннозубые виды имеют доступ как к коротким, так и к длинным цветам, но они часто избегают коротких цветов, чтобы избежать конкуренции. Кроме того, колибри с изогнутыми клювами будут питаться прямолистными цветками, но птицы с прямыми клювами реже посещают изогнутые цветы. Орнитофильные цветы, опыляемые колибри, часто имеют воспроизводительные структуры, которые ориентированы вертикально. Это создает благоприятную вертикальную позу для колибри во время кормления, позволяющую им достаточно размахивать крыльями, чтобы парить. Колибри предпочитают посещать большие и более высокие цветочные экспонаты, и было доказано и подтверждено во многих исследованиях, что птицы предпочитают цветы с красными или розовыми лепестками другим цветам. Опыление птицами считается дорогостоящей стратегией для растений, и она развивается только там, где есть особые преимущества для растения. Экосистемы на больших высотах, в которых отсутствуют насекомые-опылители, в засушливых регионах или на изолированных островах, как правило, благоприятствуют эволюции орнитофилии, в основном специализированными нектариозными птицами, такими как колибри или солнечные птицы. Генералистские птицы, опыляющие растения, даже развили механизмы сдерживания против специализированных нектариозных птиц и пчел, поскольку эти группы, как правило, устанавливают территории питания внутри одного дерева и, таким образом, большинство из них самоопыляют. Однако на островах опыление птиц не развилось, чтобы избежать самоопыления, а адаптировалось к надежному опылителю, поскольку пчелы и бабочки редки, как и в горных лесах. Сильная коэволюция между колибри и цветами привела к адаптивной специализации, в результате которой важные виды поведения как колибри, так и цветов синхронизируются. Поскольку колибри в значительной степени зависят от нектара, вполне возможно, что их миграция коррелирует с временем цветения цветочных видов. Для специализированных видов колибри фенология цветения чрезвычайно важна для выживания во время и после осенней миграции. Например, миграционный путь S. rufus связан с цветением уникальной коллекции видов цветов. S. rufus предпочитает цветы S. iodantha.