Nhiều sinh vật có chung mối quan hệ chặt chẽ được xây dựng qua hàng triệu năm lịch sử tiến hóa. Một số mối quan hệ, được gọi là chủ nghĩa tương hỗ, đã mang lại lợi ích cho cả hai sinh vật liên quan. Điều này đặc biệt đúng với mối quan hệ giữa thực vật với côn trùng.

Có ba loại mối quan hệ tương hỗ thực vật-côn trùng cơ bản: bảo vệ, thụ phấn và phát tán hạt giống.

Bảo vệ

Kiến và thực vật có lịch sử tiến hóa lâu dài trong việc hợp tác với nhau. Một số loài thực vật và kiến đã sống và làm việc cùng nhau lâu đến mức thực vật đã phát triển những cấu trúc đặc biệt để nuôi sống hoặc làm nơi ở cho những người bạn hữu ích của chúng.

Những thực vật có mối quan hệ tương hỗ với kiến được gọi là myrmecophytes, có nghĩa là “cây kiến”. Có hơn 100 loài myrmecophytes khác nhau. Myrmecophytes có sự thích nghi về cấu trúc đặc biệt, được gọi là domatia, giúp kiến có nơi trú ẩn. Một ví dụ thường được trích dẫn về domatia là những chiếc gai to ra trên cây keo mà kiến đào và dùng làm nơi trú ẩn. Cây còn cung cấp nhựa đường cho kiến ăn. Đổi lại, đàn kiến tích cực bảo vệ cây keo khỏi sự ăn cỏ của động vật ăn cỏ.

Một mối quan hệ đối tác kiến-thực vật khác tương tự như kiến và cây keo tồn tại ở các vùng từ nam Mexico đến bắc Argentina. Cecropia là một trong những cây tiên phong nổi bật nhất ở khu vực này. Thành công của chúng phần lớn nhờ vào số lượng khả năng thích nghi đặc biệt, bao gồm cả mối quan hệ tương hỗ mật thiết của chúng với loài kiến Azteca.

Khi cây Cercropia còn non, kiến chúa Azteca sẽ nhai một lỗ xuyên qua một vết lõm nhỏ trên lá. Thành của cây ở khu vực này nông hơn nên kiến có thể dễ dàng đào bới ở vị trí cụ thể đó. Khi vào bên trong, nữ hoàng cạo lớp mô bên trong và dùng nó để bịt lỗ mà cô đã khoan. Tiếp theo, ong chúa sẽ đẻ trứng và chăm sóc ấu trùng cho đến khi kiến thợ xuất hiện.

Cây Cecropia phát triển rất nhanh và tạo ra các lóng rỗng cứ sau một đến bốn tuần. Các lóng rỗng cung cấp môi trường sống được kiểm soát nhiệt độ cho đàn kiến Azteca. Kiến có thể sử dụng mô lót các lóng để tạo nên các cấu trúc tổ chức bên trong các lóng. Mô này cũng cung cấp cho kiến nguồn thức ăn bổ dưỡng. Nhưng đó không phải là thức ăn duy nhất mà cây cung cấp cho kiến. Ở phần gốc của mỗi chiếc lá có những cấu trúc chuyên biệt tạo nên các khối thức ăn giàu glycogen vừa khít giữa hàm dưới của ong thợ. Cây còn cung cấp thêm nguồn thức ăn dưới lá giàu chất béo.

Để đổi lấy thức ăn và nơi trú ẩn, đàn kiến sẽ bảo vệ cây khỏi động vật ăn cỏ và thực vật cạnh tranh. Suốt ngày đêm, các công nhân tuần tra thân và lá cây. Nếu có côn trùng ăn cỏ ở trên cây, kiến sẽ nhanh chóng tấn công nó bằng hàm dưới sắc nhọn. Chúng cũng sẽ tấn công dữ dội những con lười và khỉ, hàng trăm con trèo lên chúng. Ngoài việc bảo vệ cây, kiến Azteca còn dọn sạch bụi bẩn và mảnh vụn trên bề mặt lá để lá có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt hơn để quang hợp. Nếu một loại cây lạ, chẳng hạn như cây nho, chạm vào cây, kiến sẽ phá hủy thân cây xâm nhập. Kiến cũng thụ tinh cho vật chủ bằng cách tạo ra các đống rác bên trong các lóng.

Thụ phấn

Thực vật cũng đã phát triển mối quan hệ tương hỗ với động vật để giúp chúng thụ phấn thành công. Có hai cách chính để thực vật thụ phấn: thụ phấn nhờ gió và thụ phấn nhờ động vật. Những thực vật như cỏ sống ở khu vực thoáng đãng, có nhiều gió sẽ tận dụng sự thụ phấn nhờ gió. Nhược điểm của việc thụ phấn nhờ gió là nó không chính xác. Phấn hoa có thể rơi xuống bất cứ nơi nào gió thổi. Rất ít hạt phấn rơi vào đầu nhụy của các loài hoa khác chứ chưa nói đến hoa đúng loài. Để vượt qua trở ngại này, một số loài thực vật phụ thuộc vào động vật để thụ phấn. Một số loài thực vật được thụ phấn nhờ chim, chẳng hạn như chim ruồi. Một số ít cây được thụ phấn nhờ chuột. Cho đến nay, phần lớn thực vật được thụ phấn nhờ côn trùng.

 Những bông hoa rực rỡ, đầy màu sắc thu hút ong, ruồi, bướm và bướm đêm bên trong hoa để thu thập mật hoa và phấn hoa. Một số loài hoa có đường phát triển trên cánh hoa để hướng dẫn côn trùng bay vào trong bông hoa. Những loài hoa khác đã phát triển mùi ngọt ngào thu hút các loài thụ phấn từ xa.

Màu sắc của hoa và mùi hương của nó sẽ thu hút một số loại côn trùng. Ong bị thu hút bởi những bông hoa màu vàng, xanh, tím có mùi hương ngọt ngào, tươi mát. Bướm thích hoa màu đỏ, vàng và xanh. Bướm đêm tập trung vào những màu sắc dễ thấy hơn vào ban đêm, chẳng hạn như những bông hoa màu trắng hoặc xanh nhạt với mùi hương nồng nàn, ngọt ngào. Hoa màu nâu, tím hoặc xỉn màu với mùi trái cây nồng nặc thu hút bọ cánh cứng. Ruồi thích những bông hoa màu tím hoặc nâu có mùi như thịt thối.

Khi côn trùng di chuyển từ bông hoa này sang bông hoa khác để thu thập mật hoa, chúng phát tán phấn hoa của cây này sang những bông hoa khác trên cùng một cây và nở hoa trên những cây gần đó. Nhiều loài thực vật không kén chọn côn trùng nào thụ phấn cho chúng. Những bông hoa này có hoa mở, hình bát, nơi bất kỳ loài côn trùng nào cũng có thể đậu, thu thập và phát tán mật hoa. Ví dụ: hoa cúc tây, hoa cúc và hoa Susan mắt đen có tia hoặc hoa hình đĩa mà bất kỳ loài côn trùng nào cũng có thể sử dụng. Những bông hoa “có khả năng tiếp cận mở” này có thể được sử dụng bởi tất cả các loại côn trùng, nhưng chúng đặc biệt được sử dụng bởi ong mật, ong vò vẽ và ong đơn độc để thu thập phấn hoa bằng cách di chuyển xung quanh bên trong bông hoa theo vòng tròn. Đôi khi ong vò vẽ sẽ rung đôi cánh của chúng trong những bông hoa này để đánh bật phấn hoa. Những con ong thu thập phấn hoa vào “giỏ phấn hoa” trên chân của chúng.

Các loài thực vật khác có tính chọn lọc cao hơn và có sự thích nghi về cấu trúc chỉ cho phép một loại côn trùng thụ phấn cho chúng. Ví dụ, cây ba lá chân chim là một loại cây đậu phổ biến được trồng ở Bắc Mỹ. Hoa của nó rất phức tạp, khiến côn trùng rất khó xâm nhập vào bên trong và thu thập mật hoa hoặc thụ phấn. Chỉ có ong mới có thể tìm đường vào bên trong bông hoa ba lá hình chân chim. Đặc biệt, ong mật là loài giỏi nhất trong việc tìm đường vào bên trong. Khi một con ong mật đậu trên bông hoa này, nó sẽ ngay lập tức chú ý đến các đường hướng dẫn bên trong cánh hoa trên cùng hướng đến phần gốc. Tuy nhiên, mật hoa không có ở gốc. Trong khi tìm mật, chân ong mở cánh hoa và để lộ một cánh hoa lườn bên trong. Trọng lượng của con ong trên cánh hoa keel khiến keel nảy xuống giống như một tấm bạt lò xo buộc các cánh hoa phải bung ra. Các nhị hoa bên trong keel được bao phủ bởi phấn hoa. Chúng bật lên và phủi bụi vào bụng con ong. Đồng thời, khẩu súng cũng chạm vào bụng con ong. Nếu con ong lấy phấn hoa từ một bông hoa khác, nó sẽ dính vào súng và thụ phấn cho hoa.

Những bông hoa có môi, chẳng hạn như loài hoa xô thơm này và cũng là thành viên của họ đậu, có cấu trúc chuyên biệt với một đôi môi ở phía trước bông hoa dùng làm bệ hạ cánh. Con ong chui đầu vào bông hoa để lấy mật hoa tiết ra ở phía sau bông hoa. Đồng thời, bông hoa đặt phấn hoa lên lưng ong. Rất khó để con ong lấy phấn hoa ra khỏi chỗ này. Điều này đảm bảo rằng ong mang phấn hoa từ hoa này sang hoa khác để thụ phấn thành công.

Những cây có tâm hình ống nhỏ, như Aubrieta, thường bị bướm đêm ghé thăm. Chúng đẩy chiếc vòi dài và mỏng của mình vào giữa bông hoa để hút mật hoa.

Các loại hoa cúc khác nhau phục vụ cho các loại côn trùng khác nhau. Một số hoa cúc có phần trung tâm cứng giống như chiếc nút màu vàng bao gồm những bông hoa nhỏ. Những bông hoa này quá nhỏ đối với hầu hết các loài ong nên chúng chỉ thu hút một số lượng nhỏ côn trùng thụ phấn. Loài Inula này có những bông hoa nhỏ được bướm sử dụng làm nguồn mật hoa.

Cây Yucca và sâu bướm yucca có mối quan hệ rất mật thiết với nhau. Mối quan hệ này đặc biệt quan trọng vì cây yucca và sâu bướm của nó không thể tồn tại nếu không có nhau. Cây yucca chỉ có thể được thụ phấn nhờ sâu bướm yucca. Khi bướm cái sẵn sàng đẻ trứng, nó đi vào hoa yucca để thu thập phấn hoa. Bướm đêm Yucca có hai xúc tu ngắn gần miệng mà chúng dùng để cạo phấn hoa từ bao phấn của cây. Sau đó, con sâu bướm gói phấn hoa dính vào một quả bóng, nhét nó dưới đầu và bay đến một bông hoa yucca khác. Khi đến bông hoa ngọc giá thứ hai, cô ấy đi thẳng xuống phía dưới bông hoa để tìm bầu nhụy. Sau đó, nó tạo một lỗ nhỏ trên buồng trứng và đẻ trứng vào đó. Sau khi đẻ trứng, bướm cái cạo một lượng nhỏ phấn hoa từ quả bóng dính mà nó đặt dưới đầu. Cô bước đến đầu nhụy của bông hoa và gói phấn hoa vào những chỗ lõm nhỏ theo kiểu của bông hoa. Khi trứng nở, ấu trùng ăn hạt yucca bên trong quả.

Phát tán hạt giống

Việc sử dụng côn trùng để phát tán hạt ít phổ biến hơn so với việc sử dụng động vật để phát tán hạt. Tuy nhiên, có một số mối quan hệ rất thú vị về việc phát tán hạt giống côn trùng-thực vật.

Có lẽ ví dụ thú vị nhất về việc phát tán hạt nhờ côn trùng là do bọ phân (ảnh bên trái có phân). Những loài côn trùng nhỏ này nổi tiếng với việc lăn phân cho đến khi chúng tìm được nơi chôn và bảo vệ nó khỏi động vật ăn phân. Phân được ăn sau đó và dùng để đẻ trứng. Các nhà nghiên cứu ở Nam Phi đã phát hiện ra rằng hạt của một loại cây có tên Ceratocaryum argenteum có hình dáng giống một mảnh phân động vật. Những hạt này cứng và có mùi hăng, rất giống phân linh dương. Mùi hương và vẻ ngoài đánh lừa bọ phân nghĩ rằng chúng đã tìm thấy phân động vật. Bọ phân lăn hạt đi và giúp cây xâm chiếm những khu vực mới.

Các loài thực vật khác ở Nam Phi phụ thuộc vào kiến để phát tán hạt. Kiến thu thập hạt giống và mang về tổ. Những hạt được kiến phát tán có cấu trúc nhỏ, gọi là elaiosome, ở bề mặt bên ngoài có tác dụng thu hút kiến. Kiến không làm hại hạt giống bằng cách ăn elaiosome. Trên thực tế, trong một số trường hợp, hạt nảy mầm dễ dàng hơn sau khi kiến loại bỏ các elaiosome.

Các hạt giống cây trồng khác được phát tán nhờ bọ cánh cứng, ong bắp cày, bọ trĩ và một số loài bướm đêm. Hạt giống có thể được phát tán bằng cách đơn giản là gieo hạt từ cây xuống đất. Trong những trường hợp khác, hạt giống có thể được vận chuyển đi khoảng cách xa hơn từ cây. Một số côn trùng sử dụng hạt giống cho các mục đích khác.

Hạt của cây bạch đàn Cadagi, có nguồn gốc từ Úc, có chứa nhựa mà ong dùng để xây tổ. Khi ong lấy nhựa, chúng vô tình mang theo cả những hạt dính. Những con ong kịp thời loại bỏ hạt càng sớm càng tốt để chúng không làm tắc tổ. Vì ong tìm kiếm thức ăn ở khá xa tổ của chúng nên hạt giống có thể được cắt cách xa cây mẹ một khoảng đáng kể. Tất nhiên, điều này chỉ có ích cho cây nếu hạt giống rơi ở vị trí thích hợp để phát triển.

Những mối quan hệ cộng sinh độc đáo và chuyên biệt này là những chủ đề hấp dẫn để nghiên cứu và thảo luận sâu hơn, đồng thời có thể quan sát thấy nhiều mối quan hệ cộng tác thực vật-côn trùng hữu ích cho quá trình thụ phấn trong các khu vườn và cánh đồng gần bạn!