Cơ sở dữ liệu toàn cầu về gần 3.000 loài lan: Sự đa dạng của các chiến lược thụ phấn

Nghiên cứu mới đây, xuất bản trên tạp chí Botanical Journal of the Linnean Society, sử dụng cơ sở dữ liệu đã cho thấy các loài lan có sự đa dạng đáng chú ý do các chiến lược thụ phấn được chuyên biệt hóa cao và khác biệt khắp các vùng trên toàn cầu.

Xuất bản mới cho thấy cơ sở dữ liệu gồm hơn 2.900 loài lan, thông tin chi tiết về việc xác định những tay thụ phấn của chúng và cách lan thu hút chúng. Quan trọng hơn, cơ sở dữ liệu này mới phát hiện ra các mẫu hình của sinh học sinh sản theo nơi sinh sống, vị trí địa lý và phân loại loài.

“Từ các dữ liệu này, chúng tôi nhận thấy những mẫu hình chung và khoảng trống kiến thức giới hạn hiểu biết của chúng ta về sinh học lan ở quy mô toàn cầu, tiến sĩ Phillips nói.

Charles Darwin đã dùng lan để nghiên cứu về tiến hóa, tin rằng những bông hoa kiểu dáng phức tạp của chúng là một cách thích ứng để tăng cường xác suất vận chuyển phấn hoa giữa các cây – do đó làm tăng thêm sức sống của lứa con cháu chúng.

“Bởi vì những đặc điểm khác thường của hoa và thường các chiến lược hấp dẫn các loài thụ phấn khác thường, các cây lan vẫn chiếm lĩnh mặt tiền của hiểu biết về khả năng thích ứng ở hoa với những kẻ thụ phấn”, tiến sĩ Phillips cho biết.

Thật vậy, Darwin còn dự đoán là loài lan Angraecum sesquipedale ở Madagasca – với cái tua dài 40 cm khá kỳ dị – có thể được thụ phấn bởi một con bướm với một cái vòi dài cân xứng.

Sử dụng một cơ sở dữ liệu mới, bài báo nghiên cứu, do tiến sĩ James Ackerman của trường ĐH Puerto Rico, đã tìm thấy 75% các loài lan đều phụ thuộc vào những kẻ thụ phấn để nhân giống. Thú vị là hầu như một nửa các loài lan được nghiên cứu đều không hề đem lại một chút tưởng thưởng nào cho những loài thăm viếng – thay vào đó chúng làm mọi cách để thu hút những kẻ thụ phấn của riêng mình.

Các loài lan có xu hướng chuyên biệt hóa chỉ cho một loài thụ phấn – dẫu chúng sống ở vùng rừng mưa ở Costa Rica hoặc đồng cỏ trên núi ở Nam Phi – nhưng xu hướng này trở nên mạnh hơn đối với những loài thường dùng cách “lừa dối”.

Đồng tác giả của nghiên cứu, tiến sĩ Noushka Reiter, cho biết “chuyên biệt hóa cho một loài thụ phần khiến cho nhiều loài lan trở nên dễ bị tổn thương với các mối đe dọa từ con người, bao gồm cả biến đổi khí hậu. Với sự mất mát của những kẻ thụ phấn, chúng ta có thể sẽ mất đi những loài thụ phấn mà lan phụ thuộc vào để nhân giống”.

Các chiến lược thụ phấn được phát triển bởi các loài lan này có vẻ giống như một câu chuyện kinh dị – thật vậy, Australia là trung tâm thế giới của loài thụ phấn bằng cách bắt chước thói quen sinh sản của một vật chủ của những nhóm côn trùng khác nhau – từ tò vò đến ong đến muỗi mắt – đều bị lừa bởi chiêu kích động này.

Ở Nam Phi, loài hoa lan thối, trên đảo Reunion bắt chước các loại quả ở rừng mưa nhiệt đới và ở Brazil, chúng bắt chước mùi của các con rệp cây – tất cả đều vì mục đích lừa đảo các gã thụ phấn.

Lãng mạn hơn, ở rừng nhiệt đới châu Mỹ, hơn 100 loài lan tỏa làn hương cho những loài ong nhất định nhằm thu hút chúng và nhốt chúng lại trong đài hoa ‘tán tỉnh’ kẻ dại khờ.

Truyện khoa học viễn tưởng?

Ở Australia, có tồn tại một loài lan lừa đảo mà người ta gọi là Caladenia barbarella – có nghĩa là râu nhỏ trong tiếng Latin (liên quan đến hình dáng của hoa) nhưng cũng gợi ra một nhân vật trong cuốn sách hài có cùng tên, tai tiếng với thành tích về tình dục của mình.

Tiến sĩ Phillips cho biết, một phát hiện đáng ngạc nhiên từ cơ sở dữ liệu này là “một dấu hiệu đặc trưng của họ lan là tỷ lệ cao các loài sử dụng sự lừa dối để thu hút những kẻ thụ phấn bằng việc khai thác những năng lực vô cùng nhạy của những kẻ thụ phấn thông qua hóa học, thị giác hoặc mô phỏng chiến thuật, nhìn chung thường là kết hợp”, ông nói.

Các cây lan thường thể hiện hai hình thức chính của lừa dối. Thứ nhất bao gồm lời hứa hẹn về đồ ăn bằng việc cây hoa lan có thể trông giống hoặc tỏa mùi giống như một dạng đồ ăn ưa thích để hấp dẫn một kẻ thụ phấn nhất định. Hình thức thứ hai của việc lừa đảo thụ phấn là lừa tình, nơi những kẻ thụ phấn đực bị dụ dỗ trước các tín hiệu thị giác, chiến thuật và hoặc khứu giác vốn chỉ dấu cho một côn trùng cái.

“Các tín hiệu của hoa có thể thuyết phục các con côn trùng nỗ lực giao cấu và có thể thậm chí còn phóng ra cả tinh dịch”, tiến sĩ Phillips nói.

“Tôi từng thấy một con tò vò bay qua cửa số ô tô tại đèn giao thông và bắt đầu ve vãn bông lan tôi để trên ghế trước”.

Không còn là sự xuất hiện kỳ lạ đơn lẻ nữa, chiến lược thụ phấn dạng này giờ được biết đến từ 20 chi trên khắp thế giới, trong đó có hơn 100 loài phong lan.

Cho đến nay có một phương thức đánh lừa thứ ba, gọi là lừa đảo nơi đẻ trứng, vốn là dạng bao gồm bắt chước đồ ăn của ấu trùng như nấm, phân, xác phân hủy để thu hút những con ruồi cái tìm kiếm nguồn thức ăn ở nơi đẻ trứng – đã được coi là phổ biến hơn ở một số họ thực vật có hoa khác nhưng hiếm thấy ở lan.

Theo cơ sở dữ liệu:

– Về mặt nghiên cứu khoa học, châu Úc và Châu Phi có độ bao phủ lần lượt là 15 và 20% về sự đa dạng hoa lan, trong khi các loài hoa phong lan của Châu Á ôn đới, Châu Á nhiệt đới và Nam Mỹ có ít đại diện hơn.

– Khoảng 76% các loài lan hoàn toàn phụ thuộc hoàn toàn vào các loài thụ phấn để sinh sản.

– Các kẻ thụ phấn được chuyên môn hóa cao có ở khắp nơi, trong số khoảng 55% loài lan được nghiên cứu thì chỉ có một loài thụ phấn đã biết.

– 54% các loài phong lan thưởng thưởng cho loài thụ phấn và khoảng một nửa trong số đó tạo ra mật hoa. Các loài lan được thụ phấn nhờ côn trùng thu thập hương thơm của hoa, chiếm 24% số loài được thưởng, trong khi những loài tạo ra tinh dầu hoa chiếm khoảng 15%, 10% còn lại bao gồm các loài cung cấp trichomes (phần phụ trên cây, tảo, địa y, và một số sinh vật nguyên sinh với cấu trúc và chức năng đa dạng), nhựa, phấn hoa hoặc nơi ngủ.

– Hành vi lừa dối, bao gồm cả thức ăn, nơi đẻ trứng và lừa tình, được ghi nhận ở 46% số loài trong cơ sở dữ liệu. Lừa dối về thức ăn là sự lừa dối được ghi nhận thường xuyên nhất, chiếm 60% các loài lừa dối. Lừa tình chiếm 38% các ghi nhận về sự thụ phấn nhờ lừa dối và hiện diện trong 20 chi lan.

– Tò vò và ong mật là nhóm tạo nên loài thụ phấn phổ biến nhất, ruồi và muỗi thuộc nhóm thứ hai

Các tác giả cảnh báo là việc thu thập dữ liệu vẫn còn chưa được hoàn thành.

“Dẫu có trên 2.900 loài thì cơ sở dữ liệu của chúng ta vẫn còn chưa đến 10% họ lan. Trong khi là trung tâm của đa dạng sinh học lan thì các vùng nhiệt đới của châu Phi, Nam Mỹ và châu Á thì nghiên cứu về các loài thụ phấn cho lan vẫn còn chưa được nghiên cứu nhiều, đặc biệt giữa các loài phong lan”, tiến sĩ Phillips nói.

“Nghiên cứu về các loài thụ phấn cho lan đem lại cơ hội vô cùng to lớn cho việc khám phá ra các chiến lược thụ phấn mới và kỳ ạ, và cũng để hiểu hơn về những thích ứng mà các loài thực vật có hoa thu hút kẻ thụ phấn. Trong khi đó, rừng nhiệt đới vẫn là nơi chúng ta chưa biết nhiều về sinh học lan, nhiều loài lan Úc vẫn còn chưa được nghiên cứu một cách chi tiết.

“Bên cạnh mối quan tâm khoa học, điều này đem lại những gợi ý thực hành quan trọng cho những người làm công tác bảo tồn, vì nhiều loài lan lạ phụ thuộc vào một loài thụ phấn chính để duy trì dòng dõi”, tiến sĩ Phillips nói.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2023-07-global-database-orchid-species-diversity.html

https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230712124745.htm