UV-färgning i blommor
UV-färgning är ett naturligt fenomen som leder till unika interaktioner mellan organismer som har utvecklat förmågan att uppfatta dessa ljusvåglängder. Det fungerar som en metod för att locka pollinatörer till blomman tillsammans med doft, form och nektarkvalitet. Blommor är kända för sitt utbud av synliga färger som människor kan se med sina ögon och observera en rad olika nyanser och mönster. Det blotta ögat kan inte se den ultravioletta färgen många blommor använder för att uppmärksamma sig själva. Genom att antingen reflektera eller absorbera UV-ljusvågor kan blommor kommunicera med pollinatörer . Detta gör att växter som kan kräva en djurpollinator kan sticka ut från andra blommor eller skilja var deras blommor är i en lerig bakgrund av andra växtdelar. För växten är det viktigt att dela och ta emot pollen så att de kan reproducera sig, behålla sin ekologiska roll och vägleda befolkningens evolutionära historia.
Bakgrund
Ultraviolett ljus är en form av elektromagnetisk strålning som varierar i våglängder från 10 nm till 400 nm. Denna våglängd är kortare än synligt ljus men längre än röntgenstrålar. Eftersom det sitter på den nedre kanten av synligt ljus, är det som ger dess namn. Den mest effektiva våglängden för UV-ljus är cirka 250 nm. Det upptäcktes 1801 av den tyske vetenskapsmannen Johann Wilhelm Ritter när han märkte att papper indränkt med silverklorid mörknade snabbare än vanligt papper när det träffades av solljus. Sedan 1878 observerades UV-ljus först ha förmågan att döda bakterier, vilket ledde till att man förstår hur UV kan skada celler och mutera DNA 1960. Vid den tidpunkten började man kalla det "joniserande strålning" för de skadliga effekterna som kortare våglängder uppvisade. Den kan också användas i mikroskopi som en tagg känd av Green Fluorescent Protein (GFP) för att spåra utveckling och rörelse av strukturer i cellen när de lyser under UV-emitterande glödlampor. Ultraviolett ljus har positiva effekter såsom vitamin-D-produktion i hudvävnad och negativa effekter av solbrännskador och inflammationer i samma del av kroppen.
Funktion av växter och pollinatörer
Ultraviolett färgning används av 25 till 35 procent av angiospermerna . Den anpassades av blommor för att orientera pollinatörer som ledde till ett exempel på samevolution . UV-ljus låter dem sända en guide till var deras pollen finns. På grund av blommors unika livsegenskaper och morfologi är pollinatörer mer effektiva när det gäller att ta pollen och sprida det till andra blommor av samma art. Blommor har specifikt anpassats för att konsekvent rikta in sig på en viss pollinatör eftersom deras nyans eller färgintensitet är i toppvåglängden för att pollinatören ska se och attraheras av. En blommas storlek, form, färg, doft och mönster spelar alla en roll för att signalera med pollinatörernas sinnen. Växter som förlitar sig på djurpollinatorer är mest benägna att använda UV-färgningsstrategin jämfört med andra växter för att öka chanserna att de blir pollinerade. Några exempel på djurpollinatorer är bin , fjärilar , skalbaggar , flugor , fåglar , fladdermöss och några små däggdjur . Detta breda utbud av arter söker efter den nektar som produceras av växterna som födokälla eller i det berömda fallet honungsbin som nyckelingrediensen för att göra honung . Detta är ett exempel på mutualism där pollinatörerna får en resurs i utbyte mot att de hjälper växter i deras pollinering och reproduktion.
UV-mönster kan variera mellan lika arter och olika arter. UV-reflektion är oberoende av blomsymmetri , men större storlek ökar reflektionsfrekvensen. Den synliga färgen på blomman påverkar UV-färgen. Gula blommor som har det största måttet av reflektans. Det är mer typiskt att observera UV-färgning i lila, röda och gula blommor medan vita och gröna är mindre sannolika. I allmänhet tenderar blommor som är vita eller gröna att vindpollineras; där det inte är nödvändigt att ha en ljus färg. En vanlig fenotyp av UV-färgning är "bulls-eye"-mönstret där en blomma reflekterar UV-ljus i ändarna av kronbladen och absorberar UV-ljus i mitten. Detta fungerar som en guide för pollinatörer att lokalisera och hitta pollen. Andra blommor lägger till kontrasten mellan deras reproduktiva delar ( ståndarknappar och pistiller ) och deras kronblad. Blommor använder kemiska och fysiska strukturer i kronbladsvävnaden för att skapa UV-färgning. Till exempel flavonoider ansvariga för absorption av UV. När växter flyttar in i nya miljöer kommer de att fortsätta att manipulera och ändra sin UV-profil.
Evolution
Allt eftersom växter har utvecklats och anpassat sin UV-färg, har pollinatörer också finjusterat sina individuella anpassningar för att maximera deras förmåga att rikta in sig på blommor för mat. Det dynamiska förhållandet mellan pollinatörerna och de pollinerade har lett till nya mutationer och i vissa fall nya arter. Pollinatorer är drivkrafter för artbildning eftersom de är kärnan i överlevnaden för växter som förlitar sig på dem för reproduktiv framgång. Detta exempel på riktningsval leder till konvergent utveckling av blomstorlek, struktur och färgmönster. Till exempel, om ett bi gynnar en blomma med större kronblad så kommer dessa individer att bli mer framgångsrika vid reproduktion, vilket leder till att fler och fler individer inom en population får stora blommor. Pollinatorer visar lokala miljöanpassningar i sina visuella sensoriska responssystem till mängden ljus. Fågelpollinatorer har observerats förlita sig mindre på färg än insektspollinatorer. Bin föredrar gula och vita blommor medan flugor verkar föredra röda blommor något. Detta beror troligen på skillnaderna i färgreceptorerna i deras ögon som skiljer sig åt i vilka våglängder de bäst ser för bin, detta är en våglängd vid 344 nm. Dessutom har bin företräde för blommor som använder små guider och kombinerar både UV-reflektans och absorption har dokumenterats många gånger på många platser. Interaktionerna är mycket exakta och små förändringar i intensiteten eller storleken på UV-reflektans och/eller absorbans påverkar pollinatorernas beteende tillsammans med antalet besökare. Därför leder minskad UV-färgning på kronbladen till få utbyten av pollen med pollinatörer, vilket orsakar en minskning av en individs evolutionära kondition.
Andra exempel på att UV används
Medan angiospermer drar fördel av ultravioletta mönster för att ses, har primitiva gymnospermer pollen som reflekterar UV-ljus. Detta väcker frågor om det evolutionära ursprunget till detta fenomen. Man tror att reflekterande UV-ljus faktiskt är en skyddsåtgärd som växter använder för att förhindra DNA-skador från UV i solljus. Detta är förståeligt eftersom UV-våglängder kan mutera och till och med förstöra organiska strukturer som DNA och hudvävnad, vilket är anledningen till att människor upplever solbränna . Pollenkornen reflekterar UV-beta för att skydda sina kromosomer som lagras i pollenet från UV-alfa, vilket är viktigt för att säkerställa reproduktionsframgång. Tekniken för UV-färgning har också utvecklats i andra arter av olika anledningar. På samma sätt reflekterar och absorberar köttätande växter UV för att locka byten till den. De efterliknar strategin som används av traditionella blommor för pollinering för att utnyttja pollinatorer för att landa i fällan så att det köttätande blomhuvudet kan smälta dem som en källa till viktiga näringsämnen för att växa och överleva. Fjärilar, en vanlig insektspollinator, använder UV-färgning i sina vingmönster för att uppnå en extra nivå av att modellera sin kondition till potentiella kompisar.