La orquídea garceta blanca evolucionó con un pétalo con volantes para apoyar a la polinizadora hawkmoth

Los pétalos de color blanco puro de la orquídea salvaje Habenaria radiata se asemejan a una garza blanca en vuelo (de ahí su nombre común de orquídea garza blanca). H. radiata ha sido amada por la gente desde la antigüedad, pero el significado adaptativo de la característica forma dentada de la flor no estaba claro hasta ahora. Un grupo de investigación multiinstitucional ha estado trabajando durante tres años para resolver este misterio mediante la realización de experimentos de campo en los que se eliminó la franja similar a una pluma y se detallaron las observaciones del comportamiento de los polinizadores de la orquídea.

La colaboración de investigación estuvo compuesta por el profesor asociado Suetsugu Kenji y el estudiante Abe Yusuke (quien completó su maestría en el año académico 2021) de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Kobe, Asai Takeshi y Matsumoto Shuji del Jardín Botánico Himeji Tegarayama, y ​​Hasegawa Masahiro del Museo de Osaka. de Historia Natural.

A partir de los resultados, descubrieron que en su hábitat natural, las orquídeas garcetas blancas a las que se les quitó el fleco produjeron menos semillas sanas por fruto individual que las plantas intactas. Las polillas halcón, que son los principales polinizadores de esta orquídea, normalmente se agarran al fleco con la parte media de las piernas para estabilizarse cuando beben su néctar, sin embargo, los investigadores observaron que la polilla halcón a menudo no podía hacer esto en las plantas a las que se les había quitado el fleco. En otras palabras, esta franja funciona como una plataforma de apoyo para la polilla halcón que transporta el polen. Anteriormente se pensaba que las polillas de halcón se ciernen principalmente mientras beben néctar.

Aunque la orquídea garceta blanca utiliza polillas halcón para transportar su polen, estos importantes hallazgos indican que la franja llamativa es más que una ayuda visual para los polinizadores, y ha evolucionado para sostener a la polilla halcón mientras se alimenta del néctar.

Los resultados de esta investigación se publicaron en línea en la revista internacional Ecología el 21 de junio de 2022.

Fondo de investigación

Alrededor del 90% de las plantas con flores (angiospermas) dependen de animales como las abejas para que las ayuden a polinizar; cuando el insecto transporta polen entre las flores, recibe una recompensa (néctar, etc.). Se sabe que los mutualismos con los polinizadores también juegan un papel importante en la diversidad de formas de las flores. Numerosas especies de orquídeas en particular han desarrollado flores con formas dramáticas; esto se nota incluso si nos fijamos en las orquídeas que se encuentran en las floristerías, como la orquídea polilla (Phalaenopsis aphrodite).

Las orquídeas tienen tres pétalos, uno de los cuales es grande y sobresaliente, y se cree que esta formación de pétalos evolucionó junto con los insectos que transportan su polen. De hecho, muchas especies de orquídeas utilizan tipos particulares de insectos como polinizadores y se cree que las variaciones en la estructura de los pétalos son el resultado de la evolución de cada especie de orquídea para atraer a especies específicas de insectos.

La orquídea garceta blanca salvaje que crece en los humedales no es una excepción: ha desarrollado pétalos intrincados. Su hermosa apariencia recuerda a una garceta blanca volando por el cielo y ha sido una planta familiar en los jardines durante cientos de años (Figura 1).

Sin embargo, hasta hace poco no estaba claro qué tipo de mutualismo con los polinizadores había llevado al pétalo con flecos de la orquídea garceta blanca a evolucionar hacia una forma tan distintiva.

Para descubrir hasta qué punto la forma de los flecos de los pétalos contribuye al éxito reproductivo de la orquídea garceta blanca, los investigadores realizaron un experimento de eliminación de flecos en un entorno natural. En general, se piensa que los pétalos funcionan principalmente como un atractivo visual. Hawkmoths, los principales polinizadores de la orquídea garceta blanca, tienden a flotar en el aire mientras beben el néctar de las flores y, por lo tanto, no requieren un lugar para descansar las piernas mientras se alimentan. En consecuencia, los investigadores plantearon la hipótesis de que la función principal de la franja es atraer visualmente a la polilla halcón.

A pesar de que la polilla halcón es nocturna, puede confiar en su visión hasta cierto punto para reconocer las flores, por lo que las flores grandes con flecos le atraen. Por esta razón, las flores de otras plantas (como la calabaza serpiente) polinizadas por polillas halcón a menudo tienen pétalos con flecos profundamente divididos. Por lo tanto, se cree que las flores con flecos se han adaptado para atraer efectivamente a las polillas halcón (que prefieren flores con flecos grandes) porque las flores con flecos pueden conservar más recursos que las flores sin flecos del mismo diámetro.

Si la franja funciona como un atractivo visual, se puede predecir que los especímenes a los que se les quitó la franja tendrán una tasa de producción de fruta reducida, ya que la producción de fruta es un indicador de la frecuencia de las visitas de los polinizadores. Sin embargo, este estudio mostró que, contrariamente a esta predicción, no hubo una disminución en la producción de frutos en los especímenes a los que se les quitó la franja (Figura 2). En otras palabras, la franja no desempeñó un papel significativo en la atracción de polillas halcón hacia la flor de la orquídea garceta blanca. Sin embargo, las flores a las que se les quitó el fleco tenían una menor tasa de semillas sanas en sus frutos en comparación con aquellas que tenían el fleco intacto. Además, las orquídeas garza blanca polinizadas artificialmente produjeron la misma tasa de semillas sanas independientemente de si tenían o no una franja. Esto demuestra que la causa de la reducción de la producción de semillas en especímenes sin flecos está relacionada con el mutualismo de la flor con sus polinizadores, no debido al daño sufrido cuando se eliminó el fleco.

Para investigar cómo se relacionaba esta reducción en el número de semillas sanas con el comportamiento de los polinizadores, los investigadores realizaron observaciones detalladas del comportamiento de las polillas halcón. Estos resultados revelaron que este importante polinizador de las orquídeas garza blanca no se movía continuamente mientras bebía néctar, sino que se agarraba a la franja de pétalos con las patas medias. Sin embargo, con el fleco quitado, la polilla halcón no podía agarrar el pétalo en muchos casos. Por lo tanto, es muy posible que sin la estabilidad proporcionada por el fleco, la polilla halcón no pudiera pasar tanto polen a la planta, lo que resultaría en que las plantas sin flecos recibieran menos granos de polen por visita y produjeran menos semillas sanas (Figura 3).

Hasta ahora, la investigación sobre la función de los pétalos se ha centrado en su papel para atraer polinizadores visualmente y otras funciones más allá de esto han recibido poca atención. En particular, los resultados de este estudio han indicado que, contrariamente a la hipótesis de los investigadores, el flequillo llamativo juega más un papel como punto de apoyo mientras se alimenta de polillas halcón (que se creía que revoloteaban mientras bebían néctar) que como un atractivo visual. .

«La orquídea garza blanca recibió su nombre porque sus brillantes pétalos blancos se asemejan al pájaro en vuelo. Según la leyenda, el alma de una garceta blanca que murió renació como la muy querida orquídea garza blanca. Sin embargo, ahora es evidente que Los flecos estabilizan principalmente la postura de la polilla halcón (el polinizador principal), lo que aumenta la transferencia de polen. Me complace que hayamos revelado la importancia adaptativa inesperada que se encuentra en el corazón de su fleco distintivo», comenta el profesor Suetsugu.