ความสัมพันธ์ระหว่างแมลงและพืชมีสามประเภทพื้นฐาน: การป้องกัน การผสมเกสร และการแพร่กระจายของเมล็ด

1. การป้องกัน

มดและพืชมีประวัติวิวัฒนาการอันยาวนานในการร่วมมือกัน พืชและมดบางชนิดอาศัยและทำงานร่วมกันมานานจนพืชมีโครงสร้างพิเศษเพื่อใช้เป็นอาหารหรือเป็นที่อยู่อาศัยของเพื่อนฝูง

พืชที่มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันกับมดเรียกว่า ไมร์มีโคไฟต์ ซึ่งแปลว่า "พืชมด" ไมร์มีโคไฟต์มีมากกว่า 100 สายพันธุ์ Myrmecophytes มีการดัดแปลงโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่า domatia ซึ่งทำให้มดมีที่พักพิง ตัวอย่างหนึ่งที่อ้างถึงโดยทั่วไปของ domatia คือหนามที่ขยายใหญ่ขึ้นบนต้น Acacia ที่มดขุดและใช้เป็นที่กำบัง ต้นไม้ยังมีน้ำหวานให้มดกินอีกด้วย ในทางกลับกัน มดก็จะปกป้องต้นอะคาเซียจากสัตว์กินพืชกินหญ้าอย่างแข็งขัน
ความร่วมมือกับมดพืชอีกประการหนึ่งที่คล้ายกับมดและต้นอะคาเซียมีอยู่ในภูมิภาคทางตอนใต้ของเม็กซิโกไปจนถึงอาร์เจนตินาตอนเหนือ Cecropia เป็นหนึ่งในโรงงานบุกเบิกที่โดดเด่นที่สุดในพื้นที่นี้ ความสำเร็จส่วนใหญ่มาจากการดัดแปลงพิเศษหลายครั้ง รวมถึงความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างมดกับมดแอซเตกา (ภาพซ้าย)

เมื่อต้น Cercropia เป็นต้นกล้า ราชินีมด Azteca จะเคี้ยวรูผ่านรูเล็กๆ ที่อยู่บนใบ ผนังของต้นไม้จะตื้นกว่าในบริเวณนี้ ดังนั้นมดจึงสามารถขุดค้นบริเวณนั้นได้อย่างง่ายดาย เมื่อเข้าไปข้างในแล้ว ราชินีจะขูดเนื้อเยื่อภายในแล้วใช้เพื่ออุดรูที่เธอเจาะ ต่อไปนางพญาจะวางไข่และดูแลตัวอ่อนจนกว่าคนงานจะออกมา

ต้นซีโครเปียเติบโตเร็วมากและมีปล้องกลวงทุกๆ 1-4 สัปดาห์ ปล้องกลวงเป็นที่อยู่อาศัยที่มีการควบคุมอุณหภูมิสำหรับอาณานิคมมดแอซเตกา มดสามารถใช้เนื้อเยื่อที่บุปล้องเพื่อสร้างโครงสร้างภายในปล้องได้ เนื้อเยื่อนี้ยังช่วยให้มดได้รับแหล่งอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการอีกด้วย แต่นั่นไม่ใช่อาหารเพียงอย่างเดียวที่ต้นไม้มอบให้มด ที่ฐานของใบแต่ละใบมีโครงสร้างพิเศษที่ทำให้แหล่งอาหารที่อุดมด้วยไกลโคเจนเข้ากันได้พอดีระหว่างขากรรไกรล่างของคนงาน พืชยังเป็นแหล่งอาหารเพิ่มเติมใต้ใบที่อุดมไปด้วยไขมัน

เพื่อเป็นการตอบแทนอาหารและที่อยู่อาศัย ฝูงมดจึงปกป้องต้นไม้จากสัตว์กินพืชและพืชแข่งขันกัน มดงานจะลาดตระเวนลำต้นและใบของต้นไม้ตลอดเวลา หากแมลงสัตว์กินพืชอยู่บนต้นไม้ มดจะโจมตีมันอย่างรวดเร็วด้วยขากรรไกรอันแหลมคม พวกเขาจะโจมตีสลอธและลิงอย่างดุเดือดโดยปีนขึ้นไปบนพวกมันนับร้อย นอกเหนือจากการปกป้องต้นไม้แล้ว มด Azteca ยังกำจัดสิ่งสกปรกและเศษซากออกจากพื้นผิวใบ เพื่อให้ใบไม้สามารถจับแสงอาทิตย์เพื่อสังเคราะห์แสงได้ดีขึ้น หากพืชแปลกปลอม เช่น เถาวัลย์ สัมผัสกับต้นไม้ มดจะทำลายลำต้นของพืชที่บุกรุก มดยังผสมพันธุ์โฮสต์โดยการสร้างกองขยะภายในปล้อง

2. การผสมเกสร

พืชยังได้พัฒนาความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันกับสัตว์เพื่อช่วยให้ผสมเกสรได้สำเร็จ มีสองวิธีหลักที่พืชผสมเกสร: การผสมเกสรด้วยลมและการผสมเกสรของสัตว์ พืชเช่นหญ้าที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เปิดโล่งที่มีลมแรงจะใช้การผสมเกสรของลม ข้อเสียของการผสมเกสรด้วยลมคือไม่แม่นยำ ละอองเกสรสามารถลงจอดได้ทุกที่ที่มีลมพัด ละอองเรณูจำนวนน้อยมากตกลงบนรอยมลทินของดอกไม้อื่น ไม่ต้องพูดถึงดอกไม้สายพันธุ์ที่ถูกต้อง เพื่อเอาชนะอุปสรรคนี้ พืชบางชนิดต้องอาศัยสัตว์ในการผสมเกสร พืชบางชนิดได้รับการผสมเกสรโดยนก เช่น นกฮัมมิ่งเบิร์ด พืชจำนวนไม่มากถูกผสมเกสรโดยหนู พืชส่วนใหญ่มีการผสมเกสรโดยแมลง
ดอกไม้เป็นวิธีหลักที่พืชดึงดูดแมลง ดอกไม้สีสันสดใสดึงดูดผึ้ง แมลงวัน ผีเสื้อ และแมลงเม่าที่อยู่ภายในดอกไม้เพื่อรวบรวมน้ำหวานและละอองเกสรดอกไม้ ดอกไม้บางชนิดมีเส้นบนกลีบเพื่อนำแมลงลงไปในดอก ดอกไม้ชนิดอื่นมีกลิ่นหอมที่ดึงดูดแมลงผสมเกสรจากแดนไกล

สีของดอกไม้และกลิ่นจะดึงดูดแมลงบางชนิดได้ ผึ้งชอบดอกไม้สีเหลือง สีฟ้า และสีม่วงที่มีกลิ่นหอมหวานสดชื่น ผีเสื้อชอบดอกไม้สีแดง สีเหลือง และสีน้ำเงิน ผีเสื้อกลางคืนมุ่งเน้นไปที่สีที่มองเห็นได้ชัดเจนในเวลากลางคืน เช่น ดอกไม้สีขาวหรือสีเขียวอ่อนที่มีกลิ่นหอมแรงและหอมหวาน ดอกไม้สีน้ำตาล สีม่วง หรือหมองคล้ำที่มีกลิ่นผลไม้แรงดึงดูดแมลงเต่าทอง แมลงวันชอบดอกไม้สีม่วงหรือสีน้ำตาลที่มีกลิ่นคล้ายเนื้อเน่าเปื่อย

ผลตอบแทนของแมลงค่อนข้างสม่ำเสมอ: พืชได้รับน้ำหวานและ/หรือละอองเกสรดอกไม้

เมื่อแมลงเคลื่อนตัวจากดอกหนึ่งไปยังอีกดอกหนึ่งเพื่อรวบรวมน้ำหวาน พวกมันจะกระจายละอองเกสรของพืชไปยังดอกอื่น ๆ บนต้นเดียวกันและเบ่งบานบนต้นไม้ใกล้เคียง พืชหลายชนิดไม่จู้จี้จุกจิกว่าแมลงชนิดใดผสมเกสร ดอกไม้เหล่านี้มีดอกเป็นรูปชามที่เปิดออก ซึ่งแมลงทุกชนิดสามารถเกาะ รวบรวม และกระจายน้ำหวานได้ ตัวอย่างเช่น ดอกแอสเตอร์ ดอกเดซี่ และซูซานตาดำมีดอกกระเบนหรือดอกจานที่แมลงทุกชนิดสามารถใช้ได้ แมลงทุกชนิดสามารถใช้ดอกไม้ "ที่เข้าถึงได้แบบเปิด" เหล่านี้ แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผึ้งน้ำหวาน ผึ้งบัมเบิลบี และผึ้งโดดเดี่ยว เพื่อเก็บละอองเกสรดอกไม้โดยเคลื่อนที่ไปรอบๆ ด้านในของดอกไม้เป็นวงกลม บางครั้งผึ้งบัมเบิลบีจะสั่นปีกของมันในดอกไม้เหล่านี้เพื่อไล่ละอองเกสรออกไป ผึ้งเก็บเกสรไว้ใน “ตะกร้าเกสร” ที่ขาของมัน

พืชชนิดอื่นจะคัดเลือกมากกว่าและมีการปรับโครงสร้างเพื่อให้แมลงเพียงชนิดเดียวผสมเกสรได้ ตัวอย่างเช่น บัวบาทสกุณาเป็นพืชถั่วทั่วไปที่ปลูกในอเมริกาเหนือ ดอกของมันมีความซับซ้อนมากซึ่งทำให้แมลงเข้าไปข้างในและรวบรวมน้ำหวานหรือผสมเกสรได้ยาก มีเพียงผึ้งเท่านั้นที่สามารถหาทางเข้าไปในดอกบัทบาทสกุณาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผึ้งสามารถหาทางเข้าไปข้างในได้ดีที่สุด เมื่อผึ้งบินมาเกาะดอกไม้นี้ มันจะสังเกตเห็นเส้นนำทางภายในกลีบด้านบนที่ชี้ไปที่ฐานทันที แต่น้ำหวานไม่ได้อยู่ที่ฐาน ในขณะที่มองหาน้ำหวาน ตีนผึ้งจะกางกลีบออกและเผยให้เห็นกลีบกระดูกงูที่อยู่ด้านใน น้ำหนักของผึ้งบนกลีบกระดูกงูทำให้กระดูกงูเด้งลงมาเหมือนแทรมโพลีนที่บีบกลีบให้แยกออกจากกัน เกสรตัวผู้ที่อยู่ภายในกระดูกงูนั้นถูกปกคลุมไปด้วยเกสรดอกไม้ พวกมันโผล่ขึ้นมาและปัดฝุ่นหน้าท้องของผึ้ง ในเวลาเดียวกัน ปืนพกก็สัมผัสกับท้องของผึ้งด้วย ถ้าผึ้งมีเกสรจากดอกอื่น มันจะเกาะติดกระบอกปืนและผสมเกสรดอกไม้
ดอกไม้ติดปาก เช่น ดอกเสจนี้และยังเป็นสมาชิกของตระกูลถั่วด้วย มีโครงสร้างพิเศษโดยมีปากอยู่ด้านหน้าดอกซึ่งทำหน้าที่เป็นแท่นลงจอด ผึ้งดันหัวเข้าไปในดอกไม้เพื่อเข้าถึงน้ำหวานที่อยู่ด้านหลังดอก ในเวลาเดียวกัน ดอกไม้จะวางละอองเรณูไว้ที่ด้านหลังทรวงอกของผึ้ง เป็นเรื่องยากมากที่ผึ้งจะกำจัดเกสรดอกไม้ออกจากจุดนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าผึ้งจะนำละอองเรณูจากดอกไม้หนึ่งไปยังอีกดอกหนึ่งเพื่อการผสมเกสรที่ประสบความสำเร็จ

พืชที่มีศูนย์กลางเป็นท่อขนาดเล็ก เช่น Aubrieta จะมีผีเสื้อและผีเสื้อมาเยี่ยมเยียน พวกมันดันงวงยาวและบางเข้าไปตรงกลางดอกไม้เพื่อดื่มน้ำหวาน
ดอกเดซี่ประเภทต่างๆ เหมาะสำหรับแมลงประเภทต่างๆ ดอกเดซี่บางดอกมีจุดศูนย์กลางคล้ายปุ่มสีเหลืองแข็งที่ประกอบด้วยดอกย่อยเล็กๆ ดอกไม้เหล่านี้มีขนาดเล็กเกินไปสำหรับผึ้งส่วนใหญ่ ดังนั้นพวกมันจึงดึงดูดแมลงผสมเกสรได้เพียงจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น Inula นี้มีดอกย่อยเล็ก ๆ ที่ใช้เป็นแหล่งน้ำหวานของผีเสื้อ

ต้นมันสำปะหลังและผีเสื้อกลางคืนมันสำปะหลังมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมาก ความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากต้นมันสำปะหลังและมอดไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีกันและกัน ต้นยัคคะสามารถผสมเกสรได้โดยมอดมันสำปะหลังเท่านั้น เมื่อผีเสื้อกลางคืนตัวเมียพร้อมวางไข่ มันจะเข้าไปในดอกยัคคาเพื่อเก็บเกสร ผีเสื้อกลางคืนมันสำปะหลังมีหนวดสั้น ๆ สองตัวอยู่ใกล้ปากซึ่งพวกมันใช้ขูดละอองเรณูจากอับเรณูของพืช จากนั้นผีเสื้อกลางคืนก็เก็บเกสรเหนียวๆ ไว้เป็นลูกบอล ติดไว้ใต้หัวของเธอ แล้วบินไปยังดอกยัคคาอีกดอก เมื่อเธอไปถึงดอกยัคคาดอกที่สอง เธอก็มุ่งหน้าตรงไปที่ด้านล่างของดอกเพื่อค้นหารังไข่ จากนั้นเธอก็สร้างรูเล็กๆ ในรังไข่และวางไข่ไว้ข้างใน หลังจากวางไข่แล้ว ผีเสื้อกลางคืนตัวเมียจะขูดละอองเรณูจำนวนเล็กน้อยจากก้อนเหนียวๆ ที่มันวางไว้ใต้หัว เธอเดินไปที่ความอัปยศของดอกไม้และอัดละอองเรณูให้เล็กลงตามสไตล์ของดอกไม้ เมื่อไข่ฟักออกมา ตัวอ่อนจะกินเมล็ดมันสำปะหลังที่อยู่ในผล

3. การแพร่กระจายของเมล็ด

การใช้แมลงเพื่อกระจายเมล็ดพืชพบได้น้อยกว่าการใช้สัตว์เพื่อกระจายเมล็ดพืช อย่างไรก็ตาม มีความสัมพันธ์ที่น่าสนใจบางประการเกี่ยวกับการแพร่กระจายของเมล็ดพืชและแมลง

ตัวอย่างที่น่าสนใจที่สุดของการแพร่กระจายของเมล็ดโดยแมลงคือด้วงมูล (ภาพซ้ายพร้อมมูล) แมลงเล็กๆ เหล่านี้ขึ้นชื่อในเรื่องการกลิ้งมูลสัตว์จนกระทั่งหาที่ฝังและปกป้องมันจากสัตว์กินมูลสัตว์ มูลสัตว์จะถูกกินในภายหลังและใช้สำหรับวางไข่ นักวิจัยในแอฟริกาใต้ได้ค้นพบว่าเมล็ดพืชที่เรียกว่า Ceratocaryum argenteum เลียนแบบมูลสัตว์ชิ้นหนึ่ง เมล็ดเหล่านี้แข็งและมีกลิ่นฉุน คล้ายกับมูลละมั่งมาก กลิ่นและรูปลักษณ์หลอกให้ด้วงมูลสัตว์คิดว่าพบมูลสัตว์ ด้วงมูลกลิ้งเมล็ดออกไปและช่วยให้พืชตั้งถิ่นฐานในพื้นที่ใหม่

พืชชนิดอื่นในแอฟริกาใต้อาศัยมดในการกระจายเมล็ด มดเก็บเมล็ดพืชและนำไปไว้ในรัง เมล็ดที่มดกระจายตัวจะมีโครงสร้างเล็กๆ ที่เรียกว่าเอลิโอโซมบนพื้นผิวด้านนอกที่ดึงดูดมด มดไม่ทำลายเมล็ดพืชด้วยการกินเอลิโอโซม ในความเป็นจริง ในบางกรณี เมล็ดจะงอกได้ง่ายขึ้นเมื่อมดกำจัดอีลาโอโซมออกไป

เมล็ดพืชอื่นๆ กระจายตัวโดยแมลงเต่าทอง ตัวต่อ เพลี้ยไฟ และผีเสื้อกลางคืนบางชนิด เมล็ดสามารถกระจายได้โดยการเคาะเมล็ดจากต้นลงบนพื้น ในกรณีอื่นๆ เมล็ดสามารถอยู่ห่างจากต้นได้มากขึ้น แมลงบางชนิดใช้เมล็ดพืชเพื่อจุดประสงค์อื่น

เมล็ดของต้นยูคาลิปตัสคาดากิซึ่งเป็นพืชพื้นเมืองของออสเตรเลีย มีเรซินที่ผึ้งใช้ในการสร้างรัง เมื่อผึ้งเก็บเรซิน พวกมันก็จะเอาเมล็ดเหนียวๆ ไปด้วยโดยไม่ได้ตั้งใจ ผึ้งจะทิ้งเมล็ดพืชทันทีโดยเร็วที่สุดเพื่อไม่ให้มันกีดขวางรัง เนื่องจากผึ้งหาอาหารค่อนข้างห่างจากรังของมัน เมล็ดพืชจึงสามารถครอบตัดให้ห่างจากต้นแม่ได้พอสมควร แน่นอนว่าสิ่งนี้จะช่วยให้พืชได้ก็ต่อเมื่อเมล็ดลงจอดในตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตเท่านั้น

ความสัมพันธ์ทางชีวภาพที่มีเอกลักษณ์และเฉพาะทางเหล่านี้เป็นหัวข้อที่น่าสนใจสำหรับการวิจัยและการอภิปรายเพิ่มเติม และความร่วมมือหลายอย่างระหว่างพืชและแมลงที่เป็นประโยชน์ในการผสมเกสรสามารถพบเห็นได้ในสวนและทุ่งนาใกล้บ้านคุณ!