Згинання пелюсток квітів для приваблення бджіл

Рік написання: 2021

Механічне згинання пелюсток квітки створює райдужні візерунки, видимі для бджіл.

Квіти використовують феномен із матеріалознавства, який зазвичай асоціюється з невдачами в структурній інженерії, щоб створити вишукані тривимірні візерунки пелюсток, щоб додатково заманити запилювачів. У цивільному будівництві «зігнутість» - неприємне слово, що означає викривлення балок і колон, що призводить до механічних несправностей. І цього інженери хочуть уникнути.

Але для деяких рослин вигин використовується з перевагою.

Квіти використовують кілька різних стратегій, щоб заманити запилювачів. Хімічний колір пігментів - лише одна з цих стратегій, і останні дослідження виявили, що райдужна оболонка, як і колір квітки, може бути настільки ж важливою для залучення запилювачів, таких як бджоли.

Цей оптичний ефект виробляється складним малюнком нанорозмірних гребенів на поверхні пелюсток, які розсіюють світло, щоб викликати райдужку, подібну тій, яку ми можемо спостерігати на поверхні компакт-дисків або мильних бульбашок, коли на них падає світло під певним кутом, але як рослина розвиває ці гребені на пелюстках - невідомо. Очевидно, що такі райдужні поблискування квітів бджоли можуть бачити здалеку і відповідно на них реагувати.

Дослідження Кембриджського університету показали, що рослини використовують вигин пелюстки, щоб точно змінити деформацію поверхні пелюсток на прикладі квіток гібіскуса.

«Смугастість пелюсток на квітах гібіскуса розвивається під час росту пелюсток, і команда професора Беверлі Гловера, яка першою виявила райдужні властивості квітів (іридисценцію), підозрювала, що вони можуть бути викликані механічними властивостями по мірі розширення пелюсток під час їх росту», - сказала доктор Сара Робінсон в лабораторії Сейнсбері в Кембриджському університеті і керівник дослідження.

Працюючи з членами команди професора Гловера, доктор Робінсон змогла випробувати цю модель за допомогою роботизованої системи під назвою ACME (автоматичний конфокальний мікро-екстензометр), яку вона раніше розробила для вимірювання механічних властивостей рослин. Вони застосували певну силу, щоб розтягнути недозрілі пелюстки гібіскуса (Hibiscus trionum), які ще не розвинули смугастості, щоб побачити: чи можна чисто механічно викликати візерунки. Система ACME, розроблена доктором Сарою Робінсон, дала унікальний шанс дослідити: чи можна механічно викликати смугастість гібіскуса.

Було виявлено, що смуги з’являються майже миттєво при застосуванні механічного навантаження. Це підказало, що вигин викликає зморшкування поверхні пелюсток, і це не є повільніший біологічний процес росту пелюсток.

Вдалося виміряти смужки і показати, що вони мають ті ж властивості, що і при природному розвитку. Одним із великих сюрпризів стало те, що вчені також змогли викликати утворення смужок під кутом 90 градусів до природних смужок, що вказує на те, що орієнтація смужок не є заздалегідь визначеною. Однак не можна було викликати смугастість в інших частинах пелюсток, що свідчить про те, що здатність утворювати смужки знаходиться під генетичним контролем.

Викривлення пелюсток відбувається в кутикулі, яка являє собою воскову поверхневу оболонку пелюстки, що складається з двох шарів. Саме ці два шари з різними механічними властивостями роблять можливим викривлення пелюсток.

Використовуючи теорію вигину, була створена модель, і цю модель відтворили в експерименті. Це дозволило проілюструвати, чому деякі кутикули зморщуються, а інші ні, підкреслюючи роль шарів поверхні пелюстки.

За допомогою кріо-SEM (скануючої електронної мікроскопії) переломів було показано, що кутикула, яка має смужки, має два фізично різних шари. Процес розсіяння світла пелюстками гібіскуса продовжують вивчати шляхом комбінованого підходу з допомогою математичного моделювання та вимірювання фізичних параметрів шарів пелюсток квітки.

Відкриття здатності квітів створювати інтерферентну картину від падаючого на них сонячного світла - це щось зовсім нове у ботаніці. І може виявитися так, що подібний механізм є важливим у виявленні нових джерел взятку для бджіл.

Джерело: https://www.beeculture.com

Коментарі (0):