تشترك العديد من الكائنات الحية في علاقة وثيقة مبنية على مدى ملايين السنين من التاريخ التطوري. وقد نجحت بعض العلاقات، التي تسمى التبادلية، في إفادة كلا الكائنات الحية المعنية. وينطبق هذا بشكل خاص على العلاقة التي تتشاركها النباتات مع الحشرات.

هناك ثلاثة أنواع أساسية من العلاقات المتبادلة بين النبات والحشرة: الحماية والتلقيح وانتشار البذور.

حماية

يتمتع النمل والنباتات بتاريخ تطوري طويل من الشراكة مع بعضها البعض. تعيش بعض النباتات والنمل وتعمل معًا لفترة طويلة حتى أن النباتات قد طورت هياكل خاصة لإطعام أو إيواء أصدقائها المفيدين.

تسمى النباتات التي لها علاقة متبادلة مع النمل myrmecophytes، والتي تعني "نبات النمل". هناك أكثر من 100 نوع مختلف من النباتات الفطرية. لدى Myrmecophytes تكيفات هيكلية خاصة، تسمى domatia، والتي توفر للنمل المأوى. أحد الأمثلة الشائعة على دوماتيا هو الأشواك المتضخمة على أشجار السنط التي يحفرها النمل ويستخدمها للمأوى. توفر الشجرة أيضًا عصارة سكرية ليتغذى عليها النمل. وفي المقابل، يقوم النمل بحماية شجرة السنط بقوة من رعي الحيوانات العاشبة.

نبات مع نمل الأزتيكا

الصورة مجاملة من كلية البيئة والاستدامة بجامعة ميشيغان

توجد شراكة أخرى بين النبات والنمل تشبه النمل وشجرة السنط في مناطق من جنوب المكسيك إلى شمال الأرجنتين. ويعتبر نبات سيكروبيا من أبرز النباتات الرائدة في هذا المجال. يعود نجاحهم إلى حد كبير إلى عدد التعديلات الخاصة، بما في ذلك علاقتهم المتبادلة الحميمة مع نمل الأزتيكا (في الصورة على اليسار).

عندما تكون نباتات السركروبيا شتلات، تقوم ملكات النمل الأزتيكا بمضغ ثقب من خلال غمازة صغيرة تقع على الورقة. يكون جدار النبات أكثر ضحالة في هذه المنطقة، لذلك يستطيع النمل التنقيب بسهولة في هذا الموقع المحدد. وبمجرد دخولها، تقوم الملكة بكشط الأنسجة الداخلية واستخدامها لسد الثقب الذي حفرته. بعد ذلك، تضع الملكة البيض وتعتني باليرقات حتى تخرج الشغالات.

تنمو نباتات Cecropia بسرعة كبيرة وتنتج نباتات داخلية مجوفة كل أسبوع إلى أربعة أسابيع. توفر الأجزاء الداخلية المجوفة موطنًا يتم التحكم في درجة حرارته لمستعمرات النمل الأزتيكا. يمكن للنمل استخدام الأنسجة التي تبطن الأجزاء الداخلية لعمل هياكل تنظيمية داخل الأجزاء الداخلية. يوفر هذا النسيج أيضًا للنمل مصدرًا غذائيًا مغذيًا. لكن هذا ليس الغذاء الوحيد الذي يقدمه النبات للنمل. في قاعدة كل ورقة، توجد هياكل متخصصة تصنع أجسامًا غذائية غنية بالجليكوجين تتناسب تمامًا بين الفك السفلي للعمال. كما توفر النباتات مصدرًا غذائيًا إضافيًا تحت الأوراق الغنية بالدهون.

وفي مقابل الطعام والمأوى، تقوم مستعمرة النمل بالدفاع عن الشجرة من الحيوانات العاشبة والنباتات المنافسة. وعلى مدار الساعة، يقوم العمال بدوريات على سيقان الشجرة وأوراقها. إذا كانت هناك حشرة آكلة العشب على الشجرة، فإن النمل سوف يهاجمها بسرعة بفكها الحاد. كما أنهم سوف يهاجمون بشراسة الكسلان والقرود، ويتسلقون عليها بالمئات. بالإضافة إلى حماية الشجرة، يقوم نمل الأزتيكا أيضًا بإزالة الأوساخ وأجزاء من الحطام من على أسطح الأوراق حتى تتمكن الأوراق من التقاط ضوء الشمس بشكل أفضل لعملية التمثيل الضوئي. إذا لمس نبات أجنبي، مثل الكرمة، الشجرة، فإن النمل سوف يدمر جذع النبات الدخيل. يقوم النمل أيضًا بتخصيب المضيف عن طريق إنشاء أكوام من النفايات داخل الأجزاء الداخلية.

التلقيح

طورت النباتات أيضًا علاقات متبادلة مع الحيوانات لمساعدتها على التلقيح بنجاح. هناك طريقتان رئيسيتان لتلقيح النباتات: التلقيح بالرياح والتلقيح الحيواني. النباتات مثل الأعشاب التي تعيش في المناطق المفتوحة مع الكثير من الرياح سوف تستخدم التلقيح بالرياح. الجانب السلبي للتلقيح بواسطة الرياح هو أنه غير دقيق. يمكن لحبوب اللقاح أن تهبط في أي مكان تهب فيه الرياح. عدد قليل جدًا من حبوب اللقاح يستقر على ميسم الزهور الأخرى، ناهيك عن الزهور من النوع الصحيح. وللتغلب على هذه العقبة، تعتمد بعض النباتات على الحيوانات في تلقيحها. يتم تلقيح بعض النباتات عن طريق الطيور، مثل الطائر الطنان. يتم تلقيح عدد قليل من النباتات بواسطة الفئران. يتم تلقيح الغالبية العظمى من النباتات عن طريق الحشرات.

الزهور ذات الفراشة الزهور هي الطريقة الأساسية التي تجذب بها النباتات الحشرات. الزهور الملونة الزاهية تجذب النحل والذباب والفراشات والعث داخل الزهرة لجمع الرحيق وحبوب اللقاح. طورت بعض الزهور خطوطًا على بتلاتها لتوجيه الحشرات إلى داخل الزهرة. طورت أزهار أخرى روائح حلوة تجذب الملقحات من أماكن بعيدة.

سوف يجذب لون الزهرة ورائحتها أنواعًا معينة من الحشرات. ينجذب النحل إلى الزهور الصفراء والزرقاء والأرجوانية ذات الرائحة الحلوة المنعشة. تفضل الفراشات الزهور الحمراء والصفراء والزرقاء. يركز العث على الألوان التي تكون أكثر وضوحًا في الليل، مثلكأزهار بيضاء أو خضراء شاحبة ذات رائحة حلوة قوية. الزهور البنية أو الأرجوانية أو الباهتة ذات الروائح القوية بطعم الفواكه تجذب الخنافس. يفضل الذباب الزهور الأرجوانية أو البنية التي تشبه رائحة اللحم المتحلل.

إن مكافأة الحشرة متسقة إلى حد ما: حيث يتم توفير الرحيق و/أو حبوب اللقاح لها من قبل النبات.

عندما تنتقل الحشرات من زهرة إلى أخرى لتجمع الرحيق، فإنها تنشر حبوب لقاح النباتات إلى أزهار أخرى على نفس النبات وإلى أزهار النباتات المجاورة. العديد من النباتات ليست انتقائية بشأن الحشرات التي تقوم بتلقيحها. تحتوي هذه الزهور على أزهار مفتوحة على شكل وعاء حيث يمكن لأي حشرة أن تهبط وتجمع وتنشر الرحيق. على سبيل المثال، زهور النجمة والإقحوانات والسوسان ذات العيون السوداء لها شعاع أو زهرة قرصية يمكن لأي حشرة الاستفادة منها. يمكن استخدام هذه الزهور "المفتوحة الوصول" من قبل جميع أنواع الحشرات، ولكنها تستخدم بشكل خاص من قبل نحل العسل والنحل الطنان والنحل الانفرادي لجمع حبوب اللقاح عن طريق التحرك داخل الزهرة في دائرة. في بعض الأحيان، يهز النحل الطنان أجنحته في هذه الزهور لإزاحة حبوب اللقاح. يجمع النحل حبوب اللقاح في "سلال حبوب اللقاح" الموجودة على أرجله.

تكون النباتات الأخرى أكثر انتقائية ولها تكيفات هيكلية تسمح فقط لنوع واحد من الحشرات بتلقيحها. على سبيل المثال، نبات زهرة قدم الطير هو نبات بازلاء شائع يزرع في أمريكا الشمالية. زهرتها معقدة للغاية، مما يجعل من الصعب جدًا على الحشرات الدخول إليها وجمع الرحيق أو التلقيح. النحل وحده هو القادر على إيجاد طريقه داخل أزهار ثلاثية الفصوص في قدم الطائر. وعلى وجه الخصوص، فإن نحل العسل هو الأفضل في إيجاد طريقه إلى الداخل. عندما يهبط نحل العسل على هذه الزهرة، فإنه يلاحظ على الفور الخطوط التوجيهية داخل البتلة العليا التي تشير إلى القاعدة. ومع ذلك، فإن الرحيق ليس في القاعدة. أثناء البحث عن الرحيق، تفتح أقدام النحلة البتلات وتكشف عن بتلة عارضة بداخلها. يؤدي وزن النحلة على بتلة العارضة إلى دفع العارضة إلى الارتداد للأسفل مثل الترامبولين، مما يجبر البتلات على التباعد عن بعضها البعض. الأسدية الموجودة داخل العارضة مغطاة بحبوب اللقاح. ينبثقون وينظفون بطن النحلة. وفي الوقت نفسه، يلمس المسدس أيضًا بطن النحلة. إذا حصلت النحلة على حبوب لقاح من زهرة أخرى، فسوف تلتصق بالمسدس وتقوم بتلقيح الزهرة.

زهرة المريمية

الزهور ذات الشفاه، مثل هذه الزهرة المريمية وأيضًا أعضاء عائلة البازلاء، لها هياكل متخصصة ذات شفة في مقدمة الزهرة تعمل كمنصة هبوط. تقوم النحلة بإدخال رأسها إلى داخل الزهرة للوصول إلى الرحيق الذي يفرز في الجزء الخلفي من الزهرة. وفي الوقت نفسه، تضع الزهرة حبوب اللقاح على الجزء الخلفي من صدر النحلة. ومن الصعب جدًا على النحلة إزالة حبوب اللقاح من هذه البقعة. وهذا يضمن أن النحلة تحمل حبوب اللقاح من زهرة إلى أخرى من أجل التلقيح الناجح.

النباتات ذات المراكز الأنبوبية الصغيرة، مثل Aubrieta، تزورها العث والفراشات. يدفعون خرطومهم الطويل والرفيع إلى وسط الزهرة ليشربوا رحيقها.

زهرة الانولا

أنواع مختلفة من الإقحوانات تلبي أنواعًا مختلفة من الحشرات. تحتوي بعض المنصات على مراكز صفراء صلبة تشبه الزر وتتكون من زهيرات صغيرة. هذه الزهور صغيرة جدًا بالنسبة لمعظم النحل، لذا فهي تجتذب عددًا صغيرًا فقط من الحشرات الملقحة. تحتوي هذه الإنولا على زهور صغيرة تستخدمها الفراشات كمصدر للرحيق.

تشترك نباتات اليوكا وعث اليوكا في علاقة حميمة للغاية مع بعضها البعض. هذه العلاقة مهمة بشكل خاص لأن نبات اليوكا وفراشته لا يستطيعان البقاء على قيد الحياة بدون بعضهما البعض. لا يمكن تلقيح نبات اليوكا إلا بواسطة عثة اليوكا. عندما تكون أنثى العثة جاهزة لوضع البيض، فإنها تذهب إلى زهرة اليوكا لجمع حبوب اللقاح. تحتوي عثة اليوكا على مجسين قصيرين بالقرب من فمها تستخدمهما لكشط حبوب اللقاح من متك النبات. ثم تقوم العثة بتعبئة حبوب اللقاح اللزجة في كرة، وتضعها تحت رأسها وتطير إلى زهرة يوكا أخرى. بمجرد وصولها إلى زهرة اليوكا الثانية، تتجه مباشرة إلى أسفل الزهرة للعثور على المبيض. ثم تقوم بعمل ثقب صغير في المبيض وتضع بيضها بداخله. بعد وضع البيض، تقوم أنثى العثة بكشط كمية صغيرة من حبوب اللقاح من الكرة اللزجة التي وضعتها تحت رأسها. إنها تمشي نحو وصمة الزهرة وتعبئ حبوب اللقاح في اكتئاب صغير على شكل الزهرة. عندما يفقس البيض، تأكل اليرقات بذور اليوكا الموجودة داخل الفاكهة.

نثر البذور

خنفساء الدانجل يعتبر استخدام الحشرات لتفريق البذور أقل شيوعًا من استخدام الحيوانات لنثر البذور. ومع ذلك، هناك بعض العلاقات المثيرة للاهتمام للغاية حول انتشار بذور النباتات والحشرات.

ربما يكون المثال الأكثر إثارة للاهتمام على انتشار البذور عن طريق الحشرات هو خنفساء الروث (في الصورة على اليسار مع الروث). وتشتهر هذه الحشرات الصغيرة بدحرجة الروث حتى تجد مكاناً لدفنه وحمايته من الحيوانات الآكلة للروث. ويؤكل الروث فيما بعد ويستخدم لوضع البيض. اكتشف باحثون في جنوب أفريقيا أن بذور نبات يسمى Ceratocarium argenteum تحاكي قطعة من روث الحيوانات. هؤلاء يرونds صلبة وذات رائحة نفاذة، تشبه إلى حد كبير روث الظباء. تخدع الرائحة والمظهر خنافس الروث وتعتقد أنها عثرت على روث الحيوانات. تقوم خنافس الروث بطرح البذور بعيدًا وتساعد النبات على استعمار مناطق جديدة.

وتعتمد أنواع أخرى من النباتات في جنوب أفريقيا على النمل لنشر البذور. يقوم النمل بجمع البذور وإحضارها إلى أعشاشه. تحتوي البذور التي ينشرها النمل على هياكل صغيرة تسمى الإيليوسومات على السطح الخارجي تجذب النمل. النمل لا يؤذي البذور عن طريق أكل الإليوسومات. في الواقع، في بعض الحالات، تنبت البذور بسهولة أكبر بمجرد إزالة النمل للجزيئات الإليوسومية.

وتنتشر بذور النباتات الأخرى عن طريق الخنافس والدبابير والتربس وبعض أنواع العث. يمكن نثر البذور ببساطة عن طريق دق البذور من النبات إلى الأرض. وفي حالات أخرى، يمكن حمل البذور لمسافات أكبر من النبات. تستخدم بعض الحشرات البذور لأغراض أخرى.

تحتوي بذور شجرة Cadagi Eucalypt، موطنها أستراليا، على مادة صمغية يستخدمها النحل في بناء أعشاشه. عندما يجمع النحل الراتينج، فإنه يأخذ معه أيضًا البذور اللزجة عن غير قصد. يقوم النحل بالتخلص من البذور على الفور في أسرع وقت ممكن حتى لا تسد أعشاشه. وبما أن النحل يتغذى على مسافة كبيرة من أعشاشه، فيمكن زراعة البذور على مسافة كبيرة من النبات الأم. وبالطبع فإن هذا لا يساعد النبات إلا إذا هبطت البذرة في مكان مناسب للنمو.