Pollenbelohnende Pflanzen stehen vor einem heiklen Balanceakt: Sie müssen pollensammelnde Besucher anlocken und gleichzeitig eine konsumtive Entmannung (den Konsum von Pollen durch ihre Bestäuber) verhindern. Eine aktuelle Studie von Heiling und Kollegen, veröffentlicht in der Amerikanische Zeitschrift der Botanik, fragt, wie pollenbelohnende Pflanzen dieses Problem lösen. Die Forscher haben entwickelt ein Modell zur Bestimmung der optimalen Pollenpaketgröße das gleicht diese widersprüchlichen Einschränkungen aus.
Unter Pollenpaketen versteht man die Pollenmenge, die den Bestäubern bei einem einzigen Besuch zur Verfügung steht. Das Anbieten einer kleineren Pollenpackung kann Besucher davon abhalten, sich selbst zu pflegen. Eine Pflanze möchte, dass ein Träger die Pflege vermeidet, da die Pflege dazu führen würde, dass Pollen verloren gehen und bei der nächsten Pflanze weniger ankommen. Wenn die Verpackung jedoch zu klein ist, ist die Pflanze für pollensammelnde Besucher weniger attraktiv. Welche Paketgröße gleicht diese beiden Einschränkungen am besten aus?
Heiling und Kollegen entwickelten ein mathematisches Modell, um die kombinierten Auswirkungen des Pflegeverhaltens der Bestäuber und der Präferenzen der Paketgröße auf die optimale Paketgröße zu untersuchen, die Paketgröße, die die Pollenspende maximiert. Mit diesem Modell untersuchten sie auch Darwins Vermutung, dass die Selektion eine erhöhte Pollenproduktion in pollenbelohnenden Pflanzen begünstigen sollte. In ihrem Artikel schreiben Heiling und Kollegen:
In Die Entstehung der Arten, Darwin (1859, P. 90) argumentierten, dass, wenn Blumenbesucher Pollen als Belohnung betrachten, „[Pflanzen-]Individuen ausgewählt werden, die immer mehr Pollen produzieren und größere Staubbeutel haben“, selbst wenn der Großteil des Pollens von den Besuchern verzehrt wird. Aber stimmt es zwangsläufig, dass pollenbelohnende Pflanzen, die mehr Pollen produzieren, eine größere männliche Fitness haben? Darwin zog eine Analogie zwischen Nektar und Pollen als Belohnung und schlug vor, dass eine größere Produktion von beiden die Attraktivität einer Pflanze für Besucher, die nach dieser Belohnung suchen, erhöhen und somit den männlichen Erfolg steigern würde. Da Pollen die einzige Belohnung sind, die rein pollenbelohnende Arten bieten, könnte Darwins Vermutung darauf hindeuten, dass rein pollenbelohnende Pflanzen mehr Pollen produzieren sollten als ihre Verwandten, die sowohl Nektar als auch Pollen produzieren. Es gibt einige empirische Belege dafür, dass dies tatsächlich der Fall ist (Simpson und Neff, 1983; Golubov et al., 1999; Etcheverry et al., 2012). Eine höhere Pollenproduktion pro Pflanze verändert jedoch auch den Pollenbestand der Pflanzenpopulation. Eine größere Pollenverfügbarkeit könnte möglicherweise die Besuchsraten der Bestäuber und die Vorlieben der pollensammelnden Blütenbesucher verändern, was wiederum Einfluss darauf haben könnte, ob eine erhöhte Pollenproduktion tatsächlich die männliche Fitness steigert.
Heiling et al. 2023
Die Studie ergab, dass bei geringen Präferenzen für die Packungsgröße die Minimierung der Packungsgröße die Verluste bei der Pflege verringert und daher bevorzugt werden sollte. Dieser Befund stimmt mit früheren theoretischen Studien überein, ignoriert jedoch die Meinungen der Bestäuber. Wenn größere Pollenpakete bevorzugt werden, sollten Pflanzen trotz des erhöhten Risikos eines Blütenverlusts größere Pakete produzieren. Denn der Verlust, der durch die Nichtentnahme kleinerer Pakete entsteht, wird noch größer.
Wie Darwin vermutete, nimmt die Gesamtpollenspende mit der Produktion zu. Die Studie ergab jedoch auch, dass der Anteil der gespendeten Pollen mit zunehmender Pollenproduktion pro Pflanze sinken kann, wenn der Blütenbesuch abnimmt oder die Präferenz für Paketgrößen mit der Gesamtverfügbarkeit von Pollen zunimmt. Das bedeutet, dass eine steigende Produktion zu sinkenden Erträgen führen kann.
Die Forschung von Heiling und Kollegen liefert wertvolle Einblicke in die Evolutionsstrategien pollenbelohnender Pflanzen. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass Pflanzen die widersprüchlichen Einschränkungen bei der Pollenspende ausgleichen können, indem sie mittelgroße Pollenpakete produzieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Pflanzen für Bestäuber attraktiv bleiben und gleichzeitig die Menge an Pollen minimiert wird, die verschwendet wird.
Darüber hinaus impliziert die Studie, dass rein pollenbelohnende Pflanzen möglicherweise auf den Selektionsdruck der Vergangenheit reagiert haben, indem sie insgesamt mehr Pollen produzierten. Allerdings können sinkende Renditen die Stärke dieser Auswahl einschränken. Wenn Pflanzen die Pollenproduktion steigern, könnte der Anteil der gespendeten Pollen sinken, was dazu führen könnte, dass der Nutzen einer höheren Pollenproduktion stagniert.
LESEN SIE DEN ARTIKEL
Heiling, JM, Irwin, RE und Morris, WF (2023) „Widersprüchliche Einschränkungen für den männlichen Paarungserfolg beeinflussen die Belohnungsgröße in pollenbelohnenden Pflanzen" Amerikanische Zeitschrift der Botanik, P. e16158. Verfügbar um: https://doi.org/10.1002/ajb2.16158.
