Dlaczego kwiaty są kolorowe? Jak barwa i zapach przyciągają zapylaczy?

Czerwone maki, fioletowa lawenda, żółte słoneczniki i niemal białe kwiaty jaśminu nie mają swoich barw wyłącznie po to, aby podobać się człowiekowi. Kolor i zapach kwiatów są częścią systemu komunikacji między rośliną a zwierzętami, które mogą przenosić jej pyłek. Pszczoła widzi kwiat inaczej niż człowiek, ćma może odnaleźć go po zapachu w ciemności, a ptaka przyciąga barwa, która dla części owadów nie jest szczególnie dobrze widoczna. Kwiat jest więc nie tylko organem rozmnażania rośliny, ale również biologicznym "sygnałem reklamowym", którego wygląd, aromat i budowa powstawały pod wpływem milionów lat ewolucji.

Po co kwiatom kolory?

Z biologicznego punktu widzenia kwiat jest strukturą związaną z rozmnażaniem roślin okrytonasiennych. To właśnie w nim znajdują się organy wytwarzające pyłek oraz struktury, na które pyłek musi trafić, aby mogło dojść do zapłodnienia i późniejszego powstania nasion.

Problem polega na tym, że roślina sama nie może podejść do drugiego osobnika. Pyłek trzeba w jakiś sposób przemieścić.

Jedne gatunki wykorzystują wiatr. Inne zdały się na zwierzęta - przede wszystkim owady, ale również ptaki, nietoperze i inne organizmy. W takim przypadku kwiat musi zostać odnaleziony.

Kolor jest jednym z najważniejszych sygnałów informujących:

• tu znajduje się kwiat,
• można znaleźć w nim nektar lub pyłek,
• warto go odwiedzić,
• w określonym miejscu znajduje się dostęp do nagrody.

Z punktu widzenia rośliny skuteczny kwiat nie musi więc być "ładny". Musi być przede wszystkim dobrze zauważalny przez właściwego zapylacza.

Skąd biorą się kolory kwiatów?

Barwa płatków powstaje dzięki obecności pigmentów oraz sposobowi, w jaki tkanki kwiatu odbijają i pochłaniają światło.

Jedną z najważniejszych grup barwników są antocyjany. Mogą odpowiadać za odcienie czerwieni, różu, fioletu i błękitu. Ostateczna barwa zależy jednak nie tylko od samego pigmentu, ale także od środowiska chemicznego komórek, obecności innych związków oraz struktury tkanki.

Karotenoidy odpowiadają przede wszystkim za wiele odcieni żółci, pomarańczu i czerwieni. To związki występujące również w innych częściach roślin, między innymi w owocach i liściach.

Białe płatki często nie zawdzięczają natomiast wyglądu białemu pigmentowi. Ich barwa może wynikać z odbijania i rozpraszania światła przez strukturę komórek i przestrzenie powietrzne w tkance.

Ta sama roślina może dodatkowo wytwarzać kilka pigmentów jednocześnie. Dlatego granice pomiędzy poszczególnymi barwami nie są proste, a kwiaty mogą tworzyć ogromną liczbę odcieni.

Pszczoła widzi kwiat inaczej niż człowiek

Jednym z najczęstszych błędów w myśleniu o kolorach kwiatów jest zakładanie, że zapylacz widzi dokładnie to samo co człowiek.

Nie widzi.

Ludzki wzrok jest przystosowany do określonego zakresu promieniowania widzialnego. Pszczoły mają inny system widzenia barwnego. Dobrze odbierają między innymi promieniowanie ultrafioletowe, którego człowiek bez odpowiednich urządzeń w ogóle nie widzi.

Jednocześnie czerwony kolor nie jest przez pszczołę odbierany tak jak przez nas. Oznacza to, że kwiat wyglądający dla człowieka jak jednolita żółta lub biała powierzchnia może dla owada mieć wyraźny wzór.

Dlatego pytanie "jaki kolor ma ten kwiat?" ma biologicznie więcej niż jedną odpowiedź. Wszystko zależy od tego, czy patrzy człowiek, pszczoła, ptak czy inny organizm.

Wzory UV - niewidoczne drogowskazy na płatkach

Niektóre kwiaty posiadają wzory odbijające i pochłaniające ultrafiolet w różnym stopniu. Dla człowieka są niewidoczne, natomiast dla owada mogą tworzyć bardzo wyraźny kontrast.

Takie struktury określa się często jako przewodniki nektarowe. Ich układ może wskazywać owadowi środek kwiatu, czyli miejsce, w którym znajduje się nektar oraz narządy rozrodcze rośliny.

Zapylacz nie musi więc przypadkowo chodzić po całym kwiecie. Wzór może kierować go dokładnie tam, gdzie kontakt z pylnikami i znamieniem słupka jest najbardziej prawdopodobny.

Dla rośliny jest to niezwykle korzystne. Owad szybciej otrzymuje nagrodę, a kwiat zwiększa szansę na skuteczne przeniesienie pyłku.

Czy kolor kwiatu mówi, kto go zapyla?

Nie istnieje prosta zasada mówiąca, że każdy żółty kwiat zapylają pszczoły, a każdy czerwony - ptaki. Natura jest znacznie bardziej skomplikowana.

Można jednak obserwować pewne powtarzające się zależności pomiędzy budową, barwą i zapachem kwiatu a grupami zwierząt, które często go odwiedzają.

Pszczoły dobrze reagują między innymi na kwiaty niebieskie, fioletowe, żółte oraz wzory widoczne w ultrafiolecie. Ptaki zapylające kwiaty w różnych częściach świata często odwiedzają formy czerwone, pomarańczowe lub intensywnie kontrastowe.

Ćmy aktywne nocą nie potrzebują natomiast intensywnie czerwonego kwiatu. W półmroku znacznie większe znaczenie może mieć jasna barwa oraz silny zapach.

Takie związki określa się niekiedy mianem zespołów cech związanych z zapylaniem. Trzeba jednak traktować je jako tendencje, a nie sztywne reguły. Jeden gatunek kwiatu może być odwiedzany przez wiele różnych grup zwierząt.

Dlaczego kwiaty pachną?

Kolor działa przede wszystkim na odległość wtedy, gdy kwiat można zobaczyć. Zapach może być skuteczny również wtedy, gdy roślina jest częściowo zasłonięta albo gdy zapylacz działa po zmroku.

Aromat kwiatu jest mieszaniną lotnych związków organicznych, czyli substancji, które stosunkowo łatwo przedostają się do powietrza. Badania zapachów setek gatunków wykazały ogromną różnorodność takich substancji. Do często spotykanych należą między innymi związki terpenowe i benzenoidy, w tym linalol, β-ocymen czy benzaldehyd.

Dla człowieka mieszanina może pachnieć słodko, cytrusowo, korzennie albo ciężko i duszno. Dla owada poszczególne związki mogą być jednak konkretną informacją pozwalającą znaleźć właściwy gatunek rośliny.

Zapach kwiatu nie jest więc odpowiednikiem perfum. To część systemu komunikacyjnego, który może wpływać na zachowanie zapylaczy, ale również innych organizmów - między innymi roślinożerców.

Dlaczego nocne kwiaty często są jasne i mocno pachną?

Kwiat otwierający się nocą funkcjonuje w zupełnie innych warunkach niż roślina odwiedzana przez pszczoły w pełnym słońcu.

Jasna powierzchnia jest stosunkowo dobrze widoczna przy niewielkiej ilości światła. Jeszcze ważniejszy może być jednak zapach, który rozchodzi się daleko poza samą roślinę.

Dlatego część kwiatów zapylanych przez ćmy jest jasna i zaczyna intensywnie pachnieć wieczorem lub nocą. Produkowanie aromatu przez całą dobę byłoby dla rośliny kosztowne, jeśli jej najważniejsi zapylacze są aktywni tylko przez określoną część dnia.

Czas wydzielania zapachu może być więc równie ważny jak jego skład.

Dlaczego niektóre kwiaty pachną nieprzyjemnie?

Nie wszystkie rośliny próbują zwabić pszczołę przyjemnym słodkim aromatem. Niektóre wykorzystują zupełnie inną strategię.

Jeżeli zapylaczem są muchy albo chrząszcze poszukujące padliny, odchodów czy rozkładającej się materii, skuteczniejszy może być zapach przypominający właśnie takie źródło pokarmu.

Kwiaty niektórych roślin wydzielają więc substancje, które dla człowieka pachną wyjątkowo nieprzyjemnie. Mogą dodatkowo mieć brunatnoczerwone lub purpurowe zabarwienie przypominające tkanki zwierzęce.

To dobry przykład pokazujący, że kwiat nie ewoluował po to, aby podobać się człowiekowi. Ma skutecznie oddziaływać na zwierzę, od którego zależy jego zapylenie.

Co zapylacz dostaje w zamian?

Kolor i zapach zwabiają zwierzę do kwiatu, ale wiele roślin oferuje również realną nagrodę.

Najbardziej oczywistą jest nektar - roztwór zawierający przede wszystkim cukry. Jest dla wielu owadów źródłem energii.

Drugą nagrodą może być pyłek. Zawiera między innymi białka, lipidy i inne składniki pokarmowe, dlatego jest niezwykle ważny choćby dla pszczół.

Podczas zbierania pokarmu zwierzę dotyka pylników. Ziarna pyłku przyczepiają się do jego ciała, a następnie część z nich może zostać przeniesiona na kolejny kwiat tego samego gatunku.

W ten sposób powstaje wymiana: zwierzę otrzymuje pokarm, a roślina usługę transportową.

Kwiaty, które oszukują zapylaczy

Nie wszystkie kwiaty płacą za wizytę.

Niektóre gatunki naśladują wygląd, zapach lub inne sygnały kojarzone przez owada z nagrodą, choć w rzeczywistości jej nie zapewniają.

Szczególnie wyrafinowane przykłady można znaleźć u storczyków. U części z nich kwiat może wysyłać sygnały wizualne i chemiczne przypominające atrakcyjne dla owada źródło pokarmu. W innych przypadkach mechanizm oszustwa jest jeszcze bardziej wyspecjalizowany. Badania wskazują, że strategie wykorzystujące zwodnicze sygnały są w rodzinie storczykowatych wyjątkowo rozwinięte.

Owadowi wydaje się więc, że znalazł coś wartościowego. W trakcie wizyty przenosi jednak pyłek, mimo że nie otrzymuje nagrody typowej dla uczciwie "reklamującego się" kwiatu.

Dlaczego niektóre kwiaty zmieniają kolor?

Barwa kwiatu nie zawsze pozostaje taka sama przez cały okres kwitnienia. U niektórych roślin zmienia się wraz z wiekiem kwiatu albo po zapyleniu.

Może to mieć praktyczne znaczenie dla zapylaczy.

Wyobraźmy sobie roślinę mającą jednocześnie kilkanaście kwiatów. Część nadal oferuje nektar i czeka na zapylenie, inne zostały już odwiedzone i spełniły swoją funkcję. Jeśli obie grupy wyglądają identycznie, owad może marnować czas na kwiaty, które nie są już interesujące.

Zmiana koloru może działać jak sygnał:

"Ten kwiat już nie jest najlepszym miejscem do odwiedzin - wybierz inny".

Dzięki temu zachowanie zapylacza może stać się bardziej efektywne zarówno dla niego, jak i dla rośliny.

Czy każdy pachnący i kolorowy kwiat potrzebuje owada?

Nie. Związek między wyglądem kwiatu a zapylaniem nie zawsze jest prosty.

Część roślin może zapylać się samodzielnie, inne wykorzystują zarówno samozapylenie, jak i zwierzęta. Istnieją także gatunki, których pyłek przenosi wiatr.

Kwiaty roślin wiatropylnych często wyglądają bardzo skromnie. Nie muszą inwestować tak dużo w efektowne płatki, nektar czy silny zapach, ponieważ nie próbują przekonać zwierzęcia do wizyty.

Dobrym przykładem są liczne trawy oraz drzewa wytwarzające ogromne ilości lekkiego pyłku unoszonego przez powietrze.

Czy piękno kwiatów powstało dla ludzi?

Człowiek pojawił się w historii roślin kwiatowych bardzo późno. Kolory, zapachy i niezwykłe kształty kwiatów istniały na długo przed tym, zanim zaczęliśmy układać bukiety, zakładać ogrody i wybierać najładniejsze odmiany.

Ich pierwotne znaczenie było związane przede wszystkim z rozmnażaniem oraz relacjami pomiędzy roślinami i zwierzętami.

Dopiero później człowiek zaczął świadomie wpływać na wygląd kwiatów poprzez hodowlę. Wybieraliśmy rośliny o większych kwiatostanach, niezwykłych barwach, pełnych kwiatach, mocniejszym zapachu albo przeciwnie - odmiany niemal bezwonne.

Dlatego współczesna róża ogrodowa czy dalia mogą wyglądać zupełnie inaczej niż ich dzicy przodkowie. W przypadku odmian ozdobnych selekcja prowadzona przez człowieka stała się kolejną siłą zmieniającą wygląd kwiatów.

Kolor i zapach to dwa kanały tej samej informacji

Patrząc na kwiat, widzimy zwykle przede wszystkim jego kolor. Dla zwierzęcia odwiedzającego roślinę równie ważny może być zapach, kształt, temperatura, obecność nektaru, faktura płatków oraz wzory niewidoczne dla naszego wzroku.

Nie istnieje więc jeden uniwersalny "idealny kwiat". Idealny jest taki, który skutecznie współpracuje z organizmami występującymi w jego środowisku.

Dla pszczoły może być to kwiat kontrastowy i dobrze widoczny w ultrafiolecie. Dla nocnej ćmy - jasny i pachnący po zmroku. Dla ptaka - intensywnie zabarwiony i zawierający dużo nektaru. Dla muchy poszukującej rozkładającej się materii atrakcyjne mogą okazać się nawet sygnały, które człowiek uzna za wyjątkowo nieprzyjemne.

Ogromna różnorodność kwiatów nie jest więc przypadkową kolekcją kolorów i zapachów. To zapis długiej historii ewolucyjnych relacji pomiędzy roślinami i zwierzętami. To, co dla nas jest piękną barwą albo przyjemnym aromatem, dla zapylacza może być konkretną informacją: "tutaj znajdziesz pokarm". A dla rośliny każda skuteczna wizyta zwiększa szansę na powstanie kolejnego pokolenia.

Źródła i materiały uzupełniające:

• PubMed Central - zapach kwiatów i jego znaczenie w zapylaniu
• Dom z Ogrodem - kwiaty i rośliny alfabetycznie