Tartu Ülikool Loodus- ja tehnoloogiateaduskond Ökoloogia ja Maateaduste Instituut Botaanika õppetool Käpaliste petmise strateegiad ja paljunemisedukus Bakalaureusetöö Kadri Kangro Juhendaja: Ph.D. Tatjana Oja Tartu 2010
Sisukord Sisukord... 2 Sissejuhatus... 3 1. Sugukond Orchidaceae... 4 1.1. Sugukonna üldiseloomustus... 4 1.2. Fülogeneetiline põlvnemine... 4 1.3. Käpaliste iseloomulikud tunnused... 6 1.3.1. Õie ehitus... 6 1.3.2. Nektari produktsioon... 7 1.3.3. Pollinaariumi paindumine... 8 1.3.4. Õietolmu levimine... 10 1.3.5. Vili ja seemned... 11 1.3.6. Mükoriisa... 11 2. Käpaliste paljunemisviisid... 12 2.1. Inbriidingu depressioon... 12 2.2. Putukate funktsioon tolmeldamisel... 13 2.3. Troopiliste ja parasvöötme orhideede erinevus paljunemisedukuses... 14 3. Petmise erinevad tüübid... 14 3.1. Toiduga petmise erinevad vormid... 16 3.1.1. Bates i mimikri ehk mudel-mimikri... 16 3.1.2. Üldine toiduga petmine... 18 3.1.2.1. Dactylorhiza sambucina õite värvi dimorfism... 19 3.1.2.2. Dactylorhiza incarnata s.l. õite varieeruvus... 20 3.2. Seksuaalmimikri... 21 3.2.1. Tolmeldajaga manipuleerimine... 23 3.2.2. Spetsialiseerumine ühele tolmeldaja liigile... 24 3.3. Vähe uuritud mudelid petmises... 24 3.3.1. Haudumiskoha imiteerimine... 24 3.3.2. Varjupaiga imiteerimine... 25 3.3.3. Pseudo-antagonism... 25 3.3.4. Kohtumispaiga atraktsioon... 25 Kokkuvõte... 26 Summary... 27 Tänuavaldused... 28 Kasutatud kirjandus... 29 Lisad... 35 2
Sissejuhatus Orhideeliste sugukonnas (Orchidaceae Juss.) on äärmiselt palju liike ning edukalt on koloniseeritud peaaegu kõik elupaigad maismaal (Jersáková et al. 2006). Oma varieeruvusega on see sugukond paelunud teadlasi juba mitu sajandit. Orhideed võivad paljuneda nii isetolmlemise kui ka võõrtolmlemise teel, millest viimane on eelistatud. Käpalistele on iseloomulik klonaalne paljunemine, mis on tihti tõhusam kui seemneline. Õietolmu laiali kandmine on orhideelistel keerulisem kui teistel taimedel. Kogu õietolm on koondunud ühte kogumikku, mis kinnitub ühe tolmeldaja külge. See peaks ju vähendama tolmuterade laialikandumise tõenäosust. Miks selline mehhanism siis on jätkusuutlik ja isegi vajalik? Orhideed on salapärased taimed, mis manipuleerivad oma tolmeldajatega. Orhideedel on reeglina suured ja silmatorkavad õied, mõned ka lõhnavad väga intensiivselt ja osad ei tooda üldse nektarit. Väga palju vaeva on nähtud visuaalselt putukate ligimeelitamiseks, aga nektarit, mille pärast tolmeldajad õisi külastavad, ei produtseerita. Putukad ei saa seda, mida nad otsivad, aga ikkagi külastavad neid ilma nektarita käpaliste õisi. Miks tolmeldajad siis ikkagi külastavad orhideesid? Käpalised kasutavad ka teisi meetodeid peale toiduga petmise. Isased tolmeldajad otsivad kevadel hoopis emaseid liigikaaslasi lõhnade järgi ning nad ei ole toidust eelisjärjekorras huvitatud. Orhideed on võimelised neid putukaid enda juurde meelitama. Kuidas nad seda teevad? Selle töö eesmärk on anda ülevaade käpaliste paljunemisbioloogia kõige omapärasemast küljest tolmeldajate petmisest, selle erinevatest tüüpidest ja välja tuua nende roll orhideeliste mitmekesisuse kujundamises. 3
1. Sugukond Orchidaceae 1.1. Sugukonna üldiseloomustus Käpaliste sugukond (Orhidaceae) kuulub katteseemnetaimede hõimkonda (Angiospermae), üheiduleheliste klassi (Monocotyledoneae) ja asparilaadsete seltsi (Asparagales Bromhead) (Bremer et al. 2003). Orhideelised on umbes 20000 liigiga üks suuremaid taime sugukondi ainult korvõieliste (Asteraceae Martinov) sugukond on suurem umbes 23000 liigiga (Bremer et al. 2003). Orhideede mitmekesistamine on toimunud küllaltki lühikese aja jooksul. Varaseimad orhidee fossiilid on leitud Eotseenis, aga enamus õistaimede sugukondasid hakkas mitmekesistuma juba Kriidi keskel. Orhideedel on suur mitmekesisus nii maapealsete kui epifüütsete vormide hulgas ning edukalt on koloniseeritud peaaegu kõik elupaigad maakeral (Jersáková et al. 2006). Orhideeliste liigirikkus ning nende õite mitmekesisus ja tolmeldamise bioloogia on pikka aega intrigeerinud teadlasi, kaasaarvatud Charles Darwinit. Umbes kolmandik käpaliste liike on hinnatud petturiteks ning veel umbes 400 liiki on seksuaalmimikriga (ehk meelitavad tolmeldajaid jäljendades emaste paaritumissignaale), mis näitab, et tolmeldamine pettuse läbi on evolutsiooniliselt äärmiselt edukas strateegia käpaliste seas (Cozzolino & Widmer 2005). Suur huvi orhideede tolmeldamise vastu algas juba Darwini eluajal, kes pühendas terve raamatu käpaliste tolmeldamise bioloogiale (Darwin 1885). Väidetavalt on kõige paeluvam aspekt orhidee tolmeldamise bioloogia juures pettus, mille avastas Sprengel aastal 1793. Ta vaatles orhideesid ja leidis, et mõned neist ei produtseerinud oma kannuses kunagi nektarit. Hiljem avastati, et mõned orhideed nagu Vahemere piirkonnas putukõis (Ophrys L.) ja Austraalias Cryptostylis R. Br. on tolmeldatavad seksuaalse pettuse abil. Praeguseks on seda tolmeldamise viisi leitud üksnes käpaliste seas (Cozzolino & Widmer 2005). 1.2. Fülogeneetiline põlvnemine Fülogeneetilised tõendusmaterjalid näitavad, et pettusega tolmeldamine on orhideedel kas eellastelt päritud või arenenud varakult nende evolutsioonilises ajaloos (Cozzolino & Widmer 2005). Laialt levinud ekslik arusaam, et käpaliste tolmeldamise süsteem on koevolutsioneerumise tulemus (Dressler 1968), on ümber lükatud. Tõestati, et toimunud on hoopis ühepoolne evolutsioon orhidee liikidel, ilma et tolmeldajad oleksid vastavalt muutunud (Jersáková et al. 2006). Orhideed ilmusid alles siis, kui enamus tolmeldajate gruppe oli juba arenenud ning loonud keerulisi mutualistlikke suhteid õistaimedega (Labandeira et al. 1994; 4
Dilcher 2000). On ebatõenäoline, et pettur-õitega orhideed oleksid võimelised mõjutama tolmeldajatele iseloomulike tunnuste arengut (Jersáková et al. 2006). Fülogeneetilised analüüsid (Bateman et al. 2003) viitavad sellele, et toiduga petmine on esivanemailt päritud ja Orchidinae triibuses on see valdav tolmeldamise strateegia. Vastutasuga tolmeldamine on arenenud sõltumatult rohkem kui üks kord toiduga petmise strateegiast (Cozzolino & Widmer 2005). Orchidinae Joonis 1. Sugukond Orchidaceae fülogeneetiline jaotus (Cozzolino & Widmer 2005 järgi) Orhideed on sõsarrühm teiste asparilaadsetega (Asparagales), millest enamustel on septaalsed nektaariumid (paiknevad sigimiku vaheseintes), mis pakuvad vastutasu, aga paljud olemasolevad orhideed on ilma nektarita. Primitiivsed orhideed, nagu Apostasioideae Horan ja Hypoxidaceae R. Br., pakuvad tolmeldajatele vastutasuks õietolmu. Vanilloideae Szlachetko ja Cypripedioideae Kosteletzky on kaks primitiivset orhidee gruppi, mida 5
tolmeldatakse pettuse abil (joonis 1.). See tõendusmaterjal viitab sellele, et nektari puudumine võib esindada orhideede primitiivset seisundit. Kas iidsed orhideed pakkusid vastutasuks õietolmu või neid tolmeldati pettuse abil, on siiamaani veel suur küsimus (Cozzolino & Widmer 2005). 1.3. Käpaliste iseloomulikud tunnused 1.3.1. Õie ehitus Orhidee õied on sügomorfsed, välimise ringi tupplehtedega ja sisemise ringi kroonlehtedega, nagu on tüüpiline üheidulehelistele. Tupplehed on tihti diferentseerunud keskmiseks tuppleheks, mis on suur ja silmatorkav, ning külgmisteks tupplehtedeks. Kaks külgmist kroonlehte piiravad kolmandat eriti suurt kroonlehte, huult, mis on moodustunud ülemisest kroonlehest (joonis 2.). Just enne õie avanemist õis pöördub 180. Seda unikaalset protsessi nimetatakse resupinatsiooniks ning see on vajalik, et asetada huul õie alumisse ossa, kus huul funktsioneerib maandumisplatvormina tolmeldajatele (Cozzolino & Widmer 2005). Joonis 2. Õie ehitus (Cozzolino & Widmer 2005 järgi) An tolmukas, G sammas, L huul, P kroonleht, Pol polliinium, Ro rostellum, Sl külgmine tuppleht, Sm keskmine tuppleht, St emakasuue Orhideed produtseerivad õisi, mille värv varieerub rohelisest, valgest ja kollasest kuni erksa punase, sinise ja pruunini. Õie värvus võimaldab imiteerida emase putuka keha värve või toitu pakkuvaid õisi. Õie värv on määratud värviliste pigmentidega nagu näiteks karotinoidid ja antotsüaniinid ning nende avaldumise variatsioonidega sõltudes raku biokeemilisest taustast 6
(näiteks ph tase) ja ka sellest, kuidas valgus peegeldub erinevatel epidermise rakkudel õie pinnal (Grotewold 2006; Schlüter & Schiestl 2008). Orhideedel ei ole eraldiseisvaid tolmukaid nagu enamikul teistel taimedel. On toimunud õie osade arvu vähenemine ning emas- ja isasreproduktsiooniorganid on kokku kasvanud üheks struktuuriks, mida nimetatakse sambaks, mis asub õie keskel. Samba tipus on tolmukas ja selle all kleepuv emakasuue. Nokataoline struktuur rostellum eraldab suguorganeid ning funktsioneerib kui barjäär, mis väldib isetolmlemist (Cozzolino & Widmer 2005). Erinevalt teistest taimedest on orhidee õietolm ammutatud ühest tolmukast ning õietolmu terad kleepuvad kokku moodustamaks polliiniumit. Polliiniumid on otseselt ühendatud läbi lühikese jalakese kleepuvale kleepkettale. Kokku seda struktuuri nimetatakse pollinaariumiks ning see kinnitub tolmeldaja külge (Cozzolino & Widmer 2005). 1.3.2. Nektari produktsioon Enamik loomade poolt tolmeldatavad taimed toodavad nektarit, et tolmeldajad saaksid seda korjata või süüa, mis julgustaks neid uuesti samu taimi külastama. Nektar koosneb suhkrutest, mida toodavad paljud taime liigid, ning funktsioneerib kõige sagedamini tolmeldajate preemiana, kuigi tõenäoliselt oli just õietolm tasuks varajaste õistaimede arengu alguses (Smithson & Gigord 2003). Putukad ja linnud külastades orhideesid, saavad erinevaid vastutasusid, näiteks õli (Disperis spp. Swartz), õie lõhnasid (Catasetum spp. Rich. ex Kunth) ning harva õietolmu (Cleistes spp. Rich. ex Lindl.). Kõige levinum vastutasu on siiski õie nektar. Nektar võib olla täielikult eksponeeritud orhidee huule peal (Listeria spp. Pirie), koondunud tassi-kujulisse huule alaossa (Epipactis spp. Zinn) ning kõige tavalisemalt peidetud õie kannusesse (näiteks Platanthera spp. Rich.) (Neiland & Wilcock 1998). Pettur-liigid ei ole võimelised nektarit tootma ning nende õietolm ei saa olla vastutasu, kuna see on koondunud polliiniumisse, mis kinnitub tolmeldaja külge (Johnson & Edwards 2000). Nektarita orhideede tolmeldamine on võimalik tänu kogenematutele loomadele, kes oma keskkonna uurimise jooksul proovivad väikest osa ilma nektarita õisikuid enne, kui lülituvad ümber rohkem tulutoovatele toiduallikatele (Smithson & Gigord 2001). Paljud autorid on arutlenud, et nektari kadumaminek võib olla ekstreemne geitonogaamia vältimise mehhanism (Johnson & Nilsson 1999). Keskmine viljade arv nektarita ja nektariga orhideedel on 41,4 ja 74,4% lõunapoolkera parasvöötmes, 11,5 ja 24,9% troopikas, ning 27,7 ja 63,1% Euroopas, mis näitab, et kaheks 7
harunemine on järjekindel kõikides geograafilistes piirkondades. Keskmiselt nektari produktsioon kahekordistab viljade moodustumise tõenäosust nii troopikas kui ka parasvöötmes, aga troopilistel käpalistel (olenemata nektari sisaldusest või epifüütsest ja maapealsest kasvuvormist) on madal viljade produktsioon (alla 50%). Viljade vähesus troopikas võib olla tasakaalustatud suuremate kuparde produktiivsusega, sest troopiliste orhideede viljad sisaldavad 150 korda rohkem seemneid kui parasvöötme omad (Neiland & Wilcock 1998). 1.3.3. Pollinaariumi paindumine Orhidee tolmeldamise strateegia (nektariga tolmeldamine versus toiduga petmine või seksuaalmimikri) tugevasti mõjutab tema paljunemissüsteemi. Kuigi autogaamia ei ole harv nähtus, edendavad mõned orhideed mehhanisme võõrtolmlemise kindlustamiseks (Cozzolino & Widmer 2005). Kõige omapärasem neist on pollinaariumi paindumine. Orhidee õietolm on grupeerunud struktuursesse üksusesse, polliiniumisse, mis kinnitub tolmeldaja külge visiidi jooksul ning kuna polliinium on kättesaamatu tolmeldajatele külastuse ajal ning pärast eemaldamist, siis õietolm ei funktsioneeri vastutasuna (Johnson & Edwards 2000). Pollinaarium (koosneb õietolmu pakikestest polliiniumitest ning lisadest) sageli järk-järgult muudab kuju pärast tolmukapeast eemaldamist. See toimub tänu lisa struktuuri (polliiniumi jalakese) paindumisele, mis ühendab polliiniumi kleepuvale padjakesele (viscidium kleepkettale) orhideedel (Johnson & Edwards 2000). Need struktuurid kleebivad polliiniumi tolmeldaja keha külge (joonis 3.). Käpaliste puhul pöördub polliinium 30-120 sõltuvalt liigist. Selline liikumine on vajalik, et polliinium satuks õigesse asendisse, et korrektselt siseneda emakasuudmesse (Peter & Johnson 2006). Darwin avastas pollinaariumi paindumise mõnedes orhideedes ning tõlgendas seda kui isetolmlemise vältimise vahendit (Cozzolino & Widmer 2005). Ta märkis, et polliiniumi jalakese ja kleepketta kude võib olla oluline põhjustamaks rekonfiguratsiooni (kuju muutumist). Johnson ja teised (2004) tõestasid, et Euroopa orhidee arukäpa (Anacamptis morio (L.) R. M. Bateman, Pridgeon & M. W. Chase) isetolmlemine ei toimu, kui just tolmeldaja külastus ei ületa pollinaariumi paindumise liigutuseks vajalikku aega. Eksperimentaalne tõendusmaterjal on kinnitanud, et see mehhanism vähendab võimalust geitonogaamseks tolmeldamiseks ning seega aitab kaasa võõrtolmlemisele (Johnson & Nilsson 1999). 8
Joonis 3. Pollinaariumi paindumine (Peter & Johnson 2006 järgi) Pollinaariumi paindumine kõige tavalisem pollinaariumi rekonfiguratsioon. (a) Eulophia parviflora (Lindl.) A. V. Hall pollinaarium äsja kinnitunud mardika külge paindub kollase noolega näidatud suunas (b) pollinaarium poolel teel (c) pärast 100 sekundit on pollinaarium õiges asendis ning polliiniumi paar saab siseneda emakasuudmesse (valge nool) kui mardikas tagurdab õie seest välja valge noolega näidatud suunas. Mõõtskaala: 5 mm. Pollinaariumi paindumine on iseäranis tähtis orhideedel, mis sisaldavad nektarit. Siin tolmeldajad veedavad rohkem aega õie peal ning külastavad rohkem õisi ühes õisikus võrreldes tühjade õitega ning see võib viia suuremale geitonogaamsele tolmeldamisele (Smithson 2002). Aja intervall, mis möödub pollinaariumi eemaldamise ja paindumise lõpetamise vahel, vähendab võimalust geitonogaamiaks. Pettur-orhideede puhul lahkuvad tolmeldajad kiiresti pärast tühja õie külastamist, mis vähendab optimaalset ajavahemikku, mis kulub pollinaariumi kinnitumiseks horisontaalsesse asendisse. Nagu oodatud, on pollinaariumi paindumine oluliselt kiirem petturitel arukäpal (A. morio) ja jumalakäpal (Orchis mascula L.) kui nektaririkkal rohekal käokeelel (Platanthera chlorantha (Custer) Rchb.) (Johnson & Nilsson 1999). Peter ja Johnson (2006) leidsid oma uuringus tugeva seose rekonfiguratsiooni aja ja tolmeldaja külastuse kestvuse vahel. Rekonfiguratsiooni kestvused olid järjekindlalt pikemad 9
kui tolmeldaja visiidi kestvused. Need tulemused toetavad Darwini ideed, et see mehhanism soodustab võõrtolmlemist. Tolmeldaja vahendatud isetolmlemine võib tugevasti taimede kohasust alla suruda. Paljud taimed, olenemata nende geneetilisest isesobivusest, rakendavad füüsilisi mehhanisme soodustamaks võõrtolmlemist (Barrett 2002). Isetolmlemine orhideel, kasutades tervet pollinaariumit korraga, võib elimineerida enamuse või kogu võimaluse edasise õietolmu ekspordiks ja võõrtolmlemiseks (Johnson & Edwards 2000). Teised pollinaariumi rekonfiguratsiooni mehhanismid toimivad samasuguse funktsiooniga, näiteks polliiniumi kokkutõmbumine kuni õige suuruseni, mis mahub emakasuudmesse ning tolmukapea müts, mis katab pollinaariumit teatud aja jooksul pärast pollinaariumi eemaldamist. Keskmine aeg liikide pollinaariumi rekonfiguratsiooniks varieerus positiivselt sõltudes keskmise ajaga, mis kulus tolmeldajatel individuaalsete taimede külastuseks. Pollinaariumi rekonfiguratsiooni ajad varieerusid 22 sekundist kuni 8100 sekundini. Keskmiselt oli rekonfiguratsiooni aeg 1,58 korda pikem kui tolmeldaja ühe taime külastuse pikkus (Peter & Johnson 2006). Näiteks, Eulophia parviflora ühte alamliiki tolmeldab aeglaselt liikuv mardikas ja selle alamliigi rekonfiguratsioon toimub 100 sekundiga ning teist alamliiki tolmeldab kiiresti liikuv mardikas ja rekonfiguratsioon toimub 28 sekundiga (Peter & Johnson 2006). Polliiniumi eemaldamise hüpotees põhineb sellel, et orhidee polliiniumid on võimalik eraldada või ladustada ainult ühe visiidiga, seega vältides vajadust nektari produktsiooniks, mille eesmärk on julgustada tolmeldajaid mitmekordseks külastuseks. Siiski käpalised on grupp, mis kannatab kõrge õietolmu eemaldamise nurjumise all võrreldes teiste üheiduleheliste liikidega, millel on granulaarne õietolm. Üldine polliiniumi eemaldamise kõrge ebaõnnestumise tase ilmnes 53 orhidee liigi näitel, kus keskmiselt 48,3% õitest ei eemaldatud ühtegi polliiniumit. Leiti, et polliiniumite eemaldamise ebaõnnestumine on tingitud madalast külastatavuse määrast orhideede hulgas, täielikku polliiniumi eemaldamise ebaõnnestumist (34,6%) esineb vähem taime liikidel, mis sisaldavad nektarit ning neid külastatakse korduvalt võrreldes pettur-orhideedega (63,6%) (Jersáková et al. 2006). 1.3.4. Õietolmu levimine Katteseemnetaimede õietolm võib levida erinevatel viisidel, kas üksikute ühikutena või ühendatuna (klombid, tetraadid või mitmekordsed tetraadid). Õietolmu levimise ühikul on oluline tagajärg õietolmu ülekandumisel. Orhideede seas õietolmu ülekandumine erineb 10
vastavalt õietolmu sidususele polliiniumis, mis võib olla pehme või kõva (Johnson & Edwards 2000). Tahke polliinium on levinum tüüp orhideede seas ja seda ladustatakse terve ühikuna emakasuudmele. Pehme polliinium laguneb kontaktis kleepuva emakasuudme pinnaga väiksemateks ühikuteks, mida võib ladustada järgemööda mitmete õite vahel (Jersáková et al. 2006). 1.3.5. Vili ja seemned Orhidee vili on kupar, mis sisaldab külluslikult tolmutera suuruseid seemneid. Kuna aseksuaalne seemnete moodustumine on harva esinev, siis viljade olemasolu näitab edukat tolmeldamist. Pärast tolmeldamist, embrüogenees ja kupra küpsemine võtab aega mõnest nädalast kuni mitme kuuni, olenevalt liigist. Viljade arv on kõige laialdasemalt kasutatud paljunemisedukuse mõõt (Neiland & Wilcock 1998). Viljade moodustumine ühel aastal võib olla nii suure kuluga, et järgmisel aastal on reproduktsioon ja vegetatiivne kasv vähenenud (Neiland & Wilcock 1998). Orhidee seemnete idanemine on vaevarikas, kuna seemned on väga väikesed, ilma endospermita ning vajavad mükoriisaga ühendust idanemiseks (Juillet et al. 2007). 1.3.6. Mükoriisa Väidetavalt on kõige kriitilisem aeg orhidee elutsüklis embrüo ja idandi staadium, kuna ellujäämiseks on vaja sobiva mükoriisa partneriga ühendus luua (Cozzolino & Widmer 2005). Mükoriisa ehk seenjuur on kompleksorgan, mis koosneb taimejuurest ja seenehüüfidest. Sellel on väga oluline osa taimede mineraaltoitumises. Orhideedel on tekkinud orhidoidne mükoriisa, kus seen moodustab juurte välimistes rakkudes tihedaid kerakesi ehk pelotone. Käpaliste seemned on tolmpeened, ilma toitainevarudeta, mis teeb need väga kapriisseks idanemis- ja kasvusubstraadi suhtes. On leitud, et kõik orhideed vajavad idanemiseks peaaegu alati seente stimulatsiooni. Mõnede orhideede lehed ja varred ei sisalda klorofülli ning neil puudub fotosünteesivõime. Klorofüllita käpalised (nn. mükoheterotroofid) sõltuvad seentest kogu oma elu jooksul. Enamik orhideesid on seensümbiontide suhtes väga valivad, võttes vastu vaid mõne kindla seeneliigi teenuseid. Et peaaegu kõik orhideede sümbiondid on ektomükoriisaseened, kelle ainsad süsinikuallikad on puud, elavad orhideed tegelikult puude fotosünteesiproduktide arvel (Heijden & Sanders 2002; Leake 1994). 11
2. Käpaliste paljunemisviisid Orhideedel on kirjeldatud erinevaid paljunemisviise. Kõige levinumaks peetakse võõrtolmlemist, mille puhul kannab putukas õietolmu ühelt õielt teisele ning siis järgmisele külastatavale õiele ja niimoodi edasi. Range isetolmlemine toimub ühe ja sama õie sees, kui ühe õie tolmutera viljastab sama õie emakat. Geitonogaamia esineb siis, kui putukas ühe õisiku piires kannab õietolmu laiali ehk siis viljastatakse naaberõit samal taimel. Isetolmlemisel on negatiivne tagajärg taime kohasusele. Esiteks see vähendab õietolmu eksporti kaugemale ning vähem munarakke viljastatakse edukalt võõrtolmlemise teel. Teiseks, isetolmlemine vähendab geneetilist varieeruvust ning võib põhjustada inbriidingu depressiooni, mida on leitud näiteks leeder-sõrmkäpal (Juillet et al. 2007). Kuigi käpalised on tavaliselt võimelised isetolmlemiseks, väheneb seemnete produktsioon ja kvaliteet pärast isetolmlemist (Jersáková et al. 2006). Agamospermia (apomiksis) ehk aseksuaalne seemne produktsioon on orhideede hulgas haruldane ning inhibeeritud, kuna embrüokoti moodustumine selles sugukonnas vajab tolmuterade olemasolu emakasuudmel, mis on stiimuliks ning kuigi iseviljastumine on rohkem levinud ja võib olla edukas, on see tavaliselt morfoloogiliselt välditud enamuses orhideedes õie struktuuriga (täpsemalt rostellumiga) (Neiland & Wilcock 1998). 2.1. Inbriidingu depressioon Lähisuguluses olevate organismide ristumissüsteemi nimetatakse inbriidinguks. Inbriidingu aste sõltub ristuvate isendite sugulusastmest. Inbriidingu depressioon (inbreeding depression) on indiviidide kohasuse ja elujõulisuse langus inbriidingu tagajärjel populatsioonis, kus normaalselt toimub panmiktiline ristumine. Inbriidingu depressiooni põhjustab tavaliselt kahjulike retsessiivsete alleelide ilmumine, mis olid enne varjatud heterosügootse seisundiga. Jain leidis 1976. aastal, et kui iseviljastumine on tavaline, siis ei pruugi taimed kannatada inbriidingu depressiooni all, kuna enamus retsessiivseid kahjulikke allele on juba välja puhastatud populatsioonist (Jersáková et al. 2006). Inbriidingu depressioon arvatakse olevat potentsiaalne mehhanism, mis soosib toiduga petvate orhidee liikide säilimist ja evolutsiooni (Johnson & Nilsson 1999). Toiduga petmine põhjustab tolmeldajatel vähemate õite uurimist ühel taimel, mis vähendab geitonogaamset 12
isetolmlemist. Kui isetolmlemine põhjustab tugevat inbriidingu depressiooni järglaste seas, võib vähenenud geitonogaamse isetolmlemise eelis üles kaaluda vähese külastuste määra ja vähese vilja produktsiooni kulu (Juillet et al. 2007). 2.2. Putukate funktsioon tolmeldamisel Olemasolevate andmete põhjal on hinnatud, et umbes 60-70% orhideedest omavad ainult ühte kindlat tolmeldaja liiki. Seksuaalselt petvaid orhideesid on piisavalt uuritud ning on näidatud, et kõrgelt spetsiifiline isaste tolmeldajate meelitamine on piisav, et säilitada orhidee liigi piire, isegi sümpatrilises, samal ajal õitsevate liikidega populatsioonis (Cozzolino & Widmer 2005). Kui sümpatriliselt kasvavad orhideed jagavad ühiseid tolmeldajaid, võib see viia hübridisatsioonini ning liigi piiride lagunemisele (Cozzolino et al. 2004). Kuigi on kirjeldatud loendamatul hulgal orhidee hübriide, on tõelisi hübriidtsoone üllatavalt vähe, välja arvatud perekonnas sõrmkäpp (Dactylorhiza Necker ex Nevski). Sarnane juhtum on kirjeldatud ka Austraalia seksuaalmimikriga Chiloglottis R. Br. liikidel, mis jagavad ühist tolmeldajat (Peakall et al. 1997). Polliiniumite vähendatud kadumaminek transportimise ajal, mis on saavutatud kleepuva kinnitumisega tolmeldaja külge, võib olla võtmeks innovatsioonis, mis võimaldas pettusega tolmeldamise evolutsiooni orhideedes. Loomade poolt tolmeldatud õietolmu saatus sõltub sellest, kas õietolm rändab iseseisva graanulina või kogumikus. Granulaarse õietolmu saatust iseloomustab madal õielt eemaldamise ebaõnnestumise määr ja kõrge määr transpordiga kaduma minna tavaliselt vähem kui 1% õietolmu jõuab emakasuudmele. Käpaliste võime kinnitada polliinium tolmeldajate külge vähendab seda kadu tugevasti. Üheteistkümne orhidee liigi puhul 9,6-36,9% eemaldatud polliiniumist kandus edukalt laiali (Jersáková et al. 2006). Pettur-orhidee puhul kogenematud tolmeldajad uurivad ainult vähe õisi õisikus ning järjest vähe õisikuid samal maa-alal enne, kui nad õpivad lülituma alternatiivsetele toiduallikatele (Smithson & Gigord 2001). Vähenenud külastuste arv pettur-õisikul võib viia geitonogaamia vähenemisele ning suurendab kättesaadavat õietolmu võõrtolmlemiseks (Johnson & Nilsson 1999). Pettur-liikide paljunemisedukus sõltub tugevasti tolmeldajate õppimisvõimest, mis omakorda sõltub kaasõitsevate nektaririkaste ja ilma nektarita taime liikide ruumilisest jaotusest (Ferdy et al. 1998; Internicola et al. 2006). Barlia robertiana (Loisel.) Greuter puhul vaadeldi tolmeldaja keha positsiooni muutust õie peal, kuna mesilane tõukab oma keha tugevamalt vastu õit ning on risti huulega, et otsida veel aktiivsemalt kannust. Selle tõukamise liigutusega kleepus pollinaarium tugevasti mesilase 13
keha külge. Kui nektar oli lihtsalt leitav ja kättesaadav nagu nektariga rikastatud õite puhul, jäi mesilase keha asend paralleelseks huulega, tõenäoliselt selle pärast, et nii oli lihtsam ja kiirem liikuda edasi teise õie peale, aga ilmselt väheneb võimalus kontakti sattuda kleepketastega (Smithson & Gigord 2001). Pärast pollinaariumi eemaldamist paindub kaudiikula ehk jalake, mis hoiab polliiniume mesilase keha kohal, edasi ning jääb sobivasse asendisse, et see järgmise õie emakasuudmele satuks. Geitonogaamse tolmeldamise puudumine on tõenäoliselt tingitud aeglasest paindumise ajast, mille tõttu on B. robertiana l madal geitonogaamia määr (Johnson & Nilsson 1999; Johnson & Edwards 2000). 2.3. Troopiliste ja parasvöötme orhideede erinevus paljunemisedukuses Miks peaks troopiliste orhideede paljunemine olema palju vähem edukas kui nende taoliste taimede parasvöötmes? Üks võimalik seletus on, et troopilistel orhideedel on teistsugune populatsiooni struktuur võrreldes parasvöötme orhideedega. Troopilised populatsioonid on tavaliselt väiksemad ning hajutatud ega suuda tolmeldajate huvi võita isegi nektarit omades. Teised võimalused on sobivate tolmeldajate puudus troopikas või suurenenud konkurents väheste tolmeldajate suhtes. Kuna tegemist on epifüütsete orhideedega, siis võib põhjuseks olla ka kasvukoht (Neiland & Wilcock 1998). Keskmine viljade arv 29 Euroopa nektaririkka ja ilma nektarita orhidee liikidel on vastavalt 63,1% ja 27,7% (Neiland & Wilcock 1998). Johnson ja Bond (1997) leidsid üllatavalt sarnase tulemuse viljade arvus Lõuna-Aafrika orhideedel: 64,8% 12 nektaririkkal liigil ja 25,2% 21 ilma nektarita liigil. Seda trendi kinnitati laia ülevaatega orhidee sugukonnas, kus keskmine viljade arv 130 pettur-orhideel on 20,7±1,7, mis on umbes pool nektariga liikide omast 37,1±3,2 84 liigil (Jersáková et al. 2006). Märkimisväärne fakt, et 67000-st orhidee õiest, mida troopikas uuriti, ainult 6% moodustas üldse vilju (Neiland & Wilcock 1998). 3. Petmise erinevad tüübid Paljud taimed ei paku tolmeldajatele vastutasu, selle asemel nad hoopis rakendavad erinevaid kavaleid vempe nende ligi meelitamiseks. Selline strateegia on eriti valdav orhideede seas (Jersáková et al. 2006). Paljud morfoloogilised ja ökoloogilised tunnused mõjutavad loomade poolt tolmeldamist ja looduslike populatsioonide paljunemisedukust, nagu näiteks õie suurus, 14
populatsiooni suurus, populatsiooni tihedus, väljapaneku suurus (samaaegselt lahtiolevate õite arv) ja õitsemise fenoloogia. Iga faktor nendest varieerub märkimisväärselt populatsioonis, nii looduslike piirangute kui ka antropogeensete mõjutuste tõttu. Taimede tihedus võib mõjutada interaktsiooni tolmeldajatega alates külastuste arvu suurendamisest kuni indiviidide vahelise konkurentsini suureneva õie tiheduse tõttu. On leitud, et paljud tolmeldajad eelistavad rohkete õitega taimi ja suuremad õied pettur-liikide seas võivad seega olla palju atraktiivsemad tolmeldajatele (Pellegrino et al. 2005). Tolmeldamise edukus võib ka varieeruda õite erinevast positsioonist tulenevalt. Ainult mõned produtseeritud õied võivad funktsioneerida tolmeldajate ligimeelitajana, millest järeldub emakate ja tolmukate edukus (female and male reproductive success) vastavalt siis viljade moodustamine ja tolmuterade eemaldamine. Taimedes, kus õied avanevad üksteise järel, võib erinevates positsioonides oleva õie tolm omada erinevat tõenäosust järglaste sigitamiseks. Seega, kohasuse panus läbi emas- ja isasreproduktiivorganite funktsiooni võib varieeruda õite seas läbi aastaaja ja õied, mis asuvad erinevatel positsioonidel, võivad ka varieeruda paljunemiseks varutud ressursside kogu hulgas (Pellegrino et al. 2005). Erinevate signaalide hulk, mis mängib rolli tolmeldajate petmises, peegeldab mitmekesisust mimikri süsteemis. Toiduga petvad orhideed matkivad nektarit andvaid taimi sarnaselt õitsedes, samal ajal kui seksuaalselt petvad orhideed matkivad vastuvõtlikke emaseid putukaid ja neid tolmeldatakse seksuaalselt virgutatud isaste poolt, kes üritavad õiega kopuleeruda (joonis 4.) (Nilsson 1983). Joonis 4. Ökoloogilised interaktsioonid mimikris (Schlüter & Schiestl 2008 järgi) Vasakul pool jäljendab orhidee nektarit pakkuvat õit ja paremal pool emast putukat 15
Põhiline eeltingimus matkivaks tolmlemiseks on matkitava taime õitsemisaja kattumine orhidee omaga ja mudeli läheduses olek. Need õie signaalid, mis mängivad olulist rolli mudel mimikris, ei ole tingimata samad toiduga petvate ja seksuaalmimikriga orhideel (Schlüter & Schiestl 2008). 3.1. Toiduga petmise erinevad vormid Matkivad orhideed imiteerivad palju erinevaid mudeleid, näiteks samal ajal õitsevaid taimi, seeni, putukaid ja isegi korjuseid või väljaheiteid (Schiestl 2005; Jersáková et al. 2006). Toiduga petmine jaguneb kaheks: Bates i mimikriks ja üldiseks toiduga petmiseks. 3.1.1. Bates i mimikri ehk mudel-mimikri Sümpatrias kasvavate nektaririkaste taimede õite imiteerimine on üks mehhanism, mis võimaldab vastutasuta taimedel saavutada suhteliselt kõrget tolmeldajate külastuste määra (Johnson & Morita 2006). Selleks, et välja meelitada külastusi putukate poolt, omandavad pettur-taimed veatut kokkusobivust selle taime õie värviga ning õisiku kujuga, millest need putukad sõltuvad nektari kätte saamisel (Johnson et al. 2003). Selline mimikri vorm, kus tolmeldamine saavutatakse läbi teistele nektaririkastele taimedele sarnanemise, nimetatakse Bates i mimikriks ja see on hästi arenenud mõnedes orhidee perekondades (Anderson et al. 2005; Anderson & Johnson 2006). Näiteks, Lõuna-Aafrika orhideel Disa nervosa Lindl. on suured roosad õied, pealiskaudse sarnasusega nektarit tootvale suulumõõgale Watsonia densiflora Baker. See sarnasus, koos vaatlusega, et orhidee on pettur ning kõige sagedamini esineb segunenuna suulumõõga isenditega, viis hüpoteesini, et orhidee on suulumõõga jäljendaja või vähemalt mingil moel kasutab ära spetsialiseerunud suhet Watsonia ja tema tolmeldaja vahel. Õie värvus ja värvisügavus on neil liikidel väga sarnane. Kuigi, orhidee õie morfoloogia ei kattu täielikult oma mudel taime omaga, nagu on kirjeldatud ka teiste Lõuna-Aafrika orhideede puhul (joonis 5.). Need erinevused morfoloogias ei pruugi omada erilist tähtsust, sest kärbsed meelsasti sondeerisid ka moondunud ja kahjustatud suulumõõga õisi. Kuigi sümpatriline esinemine nende kahe liigi vahel on kohustusliku sõltuvuse suhtes paljutähendav, ei ole leitud tõendeid, et orhidee paljunemisedukus on suulumõõgast sõltuv (Johnson & Morita 2006). 16
Joonis 5. Bates i mimikri. Vasakul Watsonia lepida ja paremal Disa pulchra. (Schlüter & Schiestl 2008 järgi) Selge tõendusmaterjal Bates i mimikri eksisteerimise kohta on leitud ka käpalise Orchis israelitica Baumann & Dafni puhul, mis jäljendab bellevaaliat Bellevalia flexuosa Boiss. (joonis 6.) (Galizia et al. 2005). Seemnete kogus käpalisel on suurem kui mudeltaimel, nagu ongi Bates i mimikri puhul oodatud (Cozzolino & Widmer 2005). Joonis 6. Bates'i mimikri. Vasakul Bellevalia flexuosa ja paremal Orchis israelitica (Galizia et al. 2005 järgi) 17
Suureneb tõendusmaterjal, et Bates i mimikriga õied omavad nii suurt sarnasust oma mudeltaimega, et tolmeldajatel on peaaegu võimatu eristada neid kahte õit omavahel (Johnson 2000; Johnson et al. 2003). Sarnasus oma mudeli värvusega tundub olevat väga oluline edukaks tolmeldajate ligimeelitamiseks. Toiduga petmise õie mimikri on seotud tolmeldajatega, kes kasutavad peamiselt värvi, mitte lõhna oma toiduotsingul esmase vihjena (Johnson et al. 2003; Anderson et al. 2005). Väliuuringud näitavad, et kuigi orhidee, mille õied ei ole morfoloogialt eriti sarnased nendega sümpatrias olevate nektaririkaste taimedega, võib meelitada putukaid, kes on konkreetse värvi seostanud vastutasuga (Gumbert & Kunze 2001; Kunze & Gumbert 2001). 3.1.2. Üldine toiduga petmine Enamus Vahemere orhidee liike, mis ei paku mingit vastutasu tolmeldajatele, omavad suuri, silmapaistvaid õisi ning on mõeldud ahvatlema ja petma enamasti kogenematuid tolmeldajaid, jäljendades üldiselt nektaririkkaid taimi ilma ühegi kindla mudelita (Cozzolino & Widmer 2005). Paljud petlikud taimed meelitavad oma tolmeldajaid pigem tavaliste taimsete signaalidega kui imiteerides teist liiki, nagu Bates i mimikris, mis hõlmab kindlate õie signaalide imiteerimist ning viib spetsiifiliste tolmeldajateni (Schlüter & Schiestl 2008). Enamus petva tolmeldamise mehhanismiga orhideesid kasutab ära tolmeldajate kaasasündinud toiduotsimise käitumist (Jersáková et al. 2006). Selleks, et meelitada tolmeldajaid, reklaamivad käpalised üldiseid õie signaale, mis on tüüpilised nektaririkastele taime liikidele, näiteks õisiku kuju, õie värvus, lõhn, nektari juurde suunavad jooned (nectar guide), kannused ja õietolmu-meenutavad papillid (Galizia et al. 2005). Toiduga petjad orhideed võivad ligi meelitada kogenematuid tolmeldajaid üldiste õie omadustega, aga nad ei jäljenda ühtegi kindlat liiki. Mudelita jäljendajad kasvavad tihti grupis ja toodavad silmatorkavaid õie väljapanekuid. Mudelita petvates tolmeldamise süsteemides tolmeldajad õpivad ja väldivad õie signaale järgmistel külastustel ja kuna tolmeldajad kohtavad tavalisi vorme tihedamini kui haruldasi vorme, siis nad võivad proportsionaalselt haruldasi vorme uuesti külastada (Salzmann et al. 2007a). Taimed, millel on suurem õie väljapanek, suurendavad tolmeldajate ligimeelitamist tugeva pika-maa ahvatlusega. Selline mehhanism esineb perekondades käpp (Orchis), sõrmkäpp (Dactylorhiza), Disa P. J. Bergius, Calypso Salisb., kuldking (Cypripedium L.), koerakäpp 18
(Anacamptis Rich.), Brassavola R. Br., Calopogon R. Br., Pogonia L., ja Dipodium Lindl. (Jersáková et al. 2006). Toiduga petva orhidee paljunemisedukus võib olla mõjutatud interaktsioonist kaasõitsevate nektaririkaste liikidega, kas negatiivselt: konkureerides tolmeldajate suhtes või positiivselt: magnet-liikide efektiga ja õie mimikriga (Pellegrino et al. 2008). 3.1.2.1. Dactylorhiza sambucina õite värvi dimorfism Leeder-sõrmkäpp (Dactylorhiza sambucina (L.) Soó) on ideaalne mudeltaim uurimiseks, kuna sellel on silmatorkav kollase/lilla õiekrooni värvi dimorfism, mida tolmeldajad eristavad (lisa 1. ja 2.) (Nilsson 1980; Smithson et al. 2007). Leeder-sõrmkäpa peamised tolmeldajad on kimalaste (Bombus Latreille) ja kägukimalaste (Psithyrus) liigid. Orhidee kasutab nende putukate petmist talveune järgse perioodi jooksul. Kimalased külastavad valdavalt õisikus madalamal paiknevaid õisi mõne sekundi jooksul (mitte kunagi kauem kui 20 sekundit) ja siis kiirustades lahkuvad õielt, et külastada õisi kuskil mujal (Pellegrino et al. 2005). Gigord ja teised (2001) leidsid, et pettur-orhideel leeder-sõrmkäpal on haruldasel vormil (kollaste õitega) paljunemise eelis, mis näitab negatiivselt sagedusest sõltuva valiku säilimist rohkete õitevariatsioonidega pettur-orhideede seas. Negatiivne sagedusest sõltuv valik arvatakse olevat evolutsiooniline edasiviiv jõud säilitamaks õiekrooni värvi polümorfismi pettur-orhideede populatsioonis. Kui tolmeldaja külastab proportsionaalselt rohkem haruldase õiekrooni värviga õisikuid kui tavalisel toiduotsingul oodatud on, siis see viib negatiivsele suhtele vormi värvi sageduse ja paljunemise edukuse vahel (Gigord et al. 2001). Erinev atraktiivsus ja tolmeldajate värbamine kollaste õisikutega taimedele võib olla põhjustatud kas kaasasündinud soodumusest kollase värvi suhtes, millele lainepikkusele on mesilase silmad tundlikumad, või siis lihtsalt sellepärast, et kollane leeder-sõrmkäpp on silmatorkav ülejäänud rohelisest taustast (Spaethe et al. 2001). Eksperimendid näitavad, et individuaalsed leedersõrmkäpa tolmeldajad näitasid väikest, kuid olulist eelistust kollase õisiku vastu võrreldes lilla õisikuga (Gigord et al. 2001; 2002). Varakult õitsemine ja õite polümorfsus pettur-orhideedel võib suurendada nende võimet kogenematuid tolmeldajaid ligi meelitada (Pellegrino et al. 2005). Pettur-taimed, mis õitsevad väga vara hooaja alguses, näiteks leeder-sõrmkäpp, saavad tõenäoliselt palju rohkem visiite kogenematutelt tolmeldajatelt, kuna sellel ajal on suur hulk kogenematuid emaseid ja töömesilasi, kes ilmuvad esimest korda (Gigord et al. 2002). 19
3.1.2.2. Dactylorhiza incarnata s.l. õite varieeruvus Dactylorhiza incarnata sensu lato (L.) Soó on jaotatud mitmeks alamtaksoniks. Erinevad vormid võivad esineda sümpatriliselt ja moodustada segunenud populatsioone (lisa 3.). Siiski, neil võib olla erinev levik ja osaliselt erinevad ökoloogilised vajadused (Hedrén & Nordström 2009). Kaks selgemini eristuvat on D. incarnata var. cruenta (O. F. Müll.) P. D. Sell (lisa 4.) ja D. incarnata var. ochroleuca (Boll) P. F. Hunt & Summerh (lisa 5.). Varieteeti cruenta iseloomustavad laiad täpilised lehed ning lillakad õied, millel on selgesti eristatav muster huule peal. Varieteeti ochroleuca iseloomustavad kollased õied, millel puudub täielikult punakas-lilla pigment, ning huulel on tavaliselt esileulatuv kesksagar ja sälkudega külgsagarad. Ülejäänud D. incarnata varieteedid moodustavad varieeruva kompleksi. Kõik taimed, mille lehtedel pole täppe ja õie värvus jääb valge ja lilla vahele, aga kollast värvust ei esine, moodustavad var. incarnata (Hedrén & Nordström 2009). Kollane antoksantiini pigment on üldlevinud D. incarnata indiviididel, aga kuna see pigment on maskeeritud antotsüaniini pigmendi poolt punakas-lillade taimede õitel, siis var. ochroleuca õie kollane värv peaks olema antotsüaniini sünteesiraja ebaõnnestumise tulemus. Kuna var. ochroleuca erinevaid populatsioone kirjeldatakse tavaliselt tuuma mikrosatelliitide samasuguse kombinatsiooniga ja sama plastiidi haplotüübiga, siis on tõenäoline, et kõik need taimed kannavad sama mitte-funktsionaalset geeni koopiat homosügootses vormis. Kollaste õitega vormi võimetus toota antotsüaniine on tõenäoliselt põhjustatud retsessiivse alleeli poolt. Variatsiooni puudumine var. ochroleuca puhul näitab, et varieeruvus läks kujunemise ajal läbi geneetilise pudelikaela ja see võib olla põhjuseks, miks mitte-funktioneeriv geen on fikseerunud. Kollaste õitega vorm, mis levib Baltikumi piirkonnas, moodustab geneetiliselt vähe eristunud homosügootse alamliini D. incarnata s.l. kompleksis. Seega on seda vormi kõige parem käsitleda endiselt kui varieteeti, D. incarnata var. ochroleuca (Hedrén & Nordström 2009). Kuna var. incarnata tavaliselt koosneb punakas-lillade õitega taimedest, mille on ilma täppideta lehed, siis var. cruenta puhul täpid lehtedel peaksid olema moodustunud sõltumatult punakas-lillast pigmentatsioonist (Bateman & Denholm 1985). Kui täpid lehtedel on tingitud antotsüaniini pigmendist, siis täppidega taimed peaksid olema kas homosügootsed või heterosügootsed selle pigmendi sünteesi määrava geeni suhtes (või selle pigmendi ekspressiooni eest vastutavad), mis tähendab, et need alleelid peaksid olema dominantsed (Hedrén & Nordström 2009). 20
Põhja-Rootsis, kus var. cruenta ja var. incarnata kasvavad segunenud populatsioonis, ei esinenud peaaegu üldse erinevust vormide vahel ning esines enam-vähem täielik kattuvus geneetiliste markerite ja geeni sagedustega. Lehe täppide olemasolu nendes populatsioonides ei omanud erilist tähtsust ning seda tunnust võib tõlgendada kui lihtsat polümorfismi (Hedrén & Nordström 2009). Vallius ja teised (2008) näitasid, et õietolm transporditakse sageli kollaste õitega var. ochroleuca ja lillade õitega var. incarnata vahel, aga var. ochroleuca on palju sagedamini doonor kui retsipient. See tähelepanek võib aidata seletada, miks var. ochroleuca on oluliselt vähem varieeruvam kui var. incarnata, sest see vorm ei saa nii palju võõraid alleele. Kollaste ja lillade õitega vormide ristumisel on tulemuseks eranditult lillade õitega järglased, mis tähendab, et neid identifitseeritakse kui var. incarnata (Hedrén & Nordström 2009). Bateman ja Denholm (1985) spekuleerisid, et kollane antoksantiin on eranditult olemas D. incarnata kõikidel isenditel, aga see pigment on varjatud antotsüaniini pigmentidega punakaslillades vormides. Ilmselt taimed, millel puuduvad antotsüaniinid, toodavad erineva intensiivsusega kollast pigmenti antoksantiini, mis on osaliselt põhjuseks, miks kollaseid vorme on jagatud erinevatesse taksonitesse. Antotsüaniini sisaldavad vormid varieeruvad samuti pigmendi intensiivsuse poolest, mis peaks vähemalt osaliselt olema geneetiliselt määratud, sest on näidatud, et värvi variandid jäävad eristunuks segunenud populatsioonides. Lisaks, erinevad õie pigmendid võivad olla sünteesitud samal biokeemilisel rajal, mis võib olla põhjuseks, miks punakas-lillad vormid tavaliselt toodavad vähem kollast pigmenti kui kollased vormid. Taimed, millel esineb intensiivne punase ja kollase pigmendi süntees, võivad esineda harvadel juhtudel ning neid võib leida suurtes populatsioonides, mis on püsivad ja isoleeritud tüüpilistest ochroleuca ja incarnata varieteetidest (Hedrén & Nordström 2009). 3.2. Seksuaalmimikri Seksuaalmimikrit kirjeldas orhideede seas esimest korda Pouyanne 1917. aastal ning Kullenberg leidis 1961. aastal, et tolmeldaja meelitamiseks ja pseudokopulatsiooni käitumise vallandumiseks on olulised lõhna signaalid (Stökl et al. 2008). Schiestl ja teised (1999) näitasid esimest korda neitsiliku emase Andrena nigroaenea Kirby suguferomoni ja liivamesilasõie (Ophrys sphegodes Mill.) õie lõhna samasust. Selle mehhanismi puhul matkivad õied emase putuka paaritumissignaale, eriti nende suguferomone, ning neid õisi tolmeldavad kütkestatud isased putukad, kes tihtipeale üritavad 21
õiega kopuleeruda. Tugev muskuselõhnaline õite aroom on sarnane emaste putukate feromonidele. Pseudokopulatsiooni käigus kinnitub polliinium isase putuka kõhu või pea külge ning seda transporditakse järgmise taime õie peale järgmise kopulatsiooni katse ajal (Jersáková et al. 2006). Orhidee feromoni sarnane lõhn on isegi veel atraktiivsem isastele kui nende oma emaste lõhn. Isased saavad vältida neid piirkondi, kus leidub selliseid käpalisi või emased võivad suurendada oma atraktiivsus liikudes ära sellistest orhidee kolooniatest (Wong & Schiestl 2002; Wong et al. 2004). Seksuaalmimikri nõuab tugevat spetsialiseerumist ühele kindlale putuka liigile, kuna putukate feromonid on üldiselt liigi-spetsiifilised (Jersáková et al. 2006). Selline spetsialiseerumine ulatub liikidest, mis ahvatlevad väheseid tolmeldaja taksoneid (Schiestl et al. 1999, 2000), kuni liikideni, mis on tolmeldatud ainult ühe tolmeldaja liigi poolt (Schiestl et al. 2003, 2004). Mitmed käitumise testid tõestavad, et putukõie perekonna (Ophrys) ja tolmeldaja suhe on väga spetsiifiline. Iga putukõie liiki tolmeldab putukas ühest või paarist tolmeldaja liigist (joonis 7.). Kuna perekond putukõis on võõrtolmleja, siis liigispetsiifiline meelitamine on oluline reproduktiivseks isolatsiooniks liikide vahel (Ayasse et al. 2000). Tolmeldajad peavad mahtuma orhidee huule peale, et edukalt õietolmu kaasa võtta. Üldine huule kuju ja suurus sarnaneb emase putuka kehaga. Õis imiteerib karva mustrit, värvust ja putuka helkivaid tiibu. Karvakesed orhidee huule pinnal kontrollivad tolmeldaja orientatsiooni huule peal. Karvapiir huule peal juhib tolmeldajat kopuleeruma kas kujutise pea või kõhuga samba suunas (Schlüter & Schiestl 2008). Joonis 7. Seksuaalmimikri. Vasakul emane Anthophora sicheli Radoszkowski ja Ophrys fleischmannii Hayek; ning paremal emane Anthophora dalmatica Perez ja Ophrys omegaifera H. Fleischm. (Schlüter & Schiestl 2008 järgi) 22
Kuna õie külastused mitte toitu pakkuvate taimedel on harvad ja lühikesed, siis toiduga ja seksuaalselt petvate taimede vilja produktsioon on palju madalam võrreldes toitu pakkuvate taimedega. Uuritud kuue erineva pettur-orhidee liigi seas 75-98% puudus vilja produktsioon (Ayasse et al. 2000). 3.2.1. Tolmeldajaga manipuleerimine Käitumiskatsed on näidanud, et isased mesilased on võimelised õppima iga individuaalse emase mesilase erinevaid lõhnakombinatsioone kopuleerumise ajal ja nad kasutavad seda informatsiooni et vältida neid emaseid, kellega on juba kopuleerutud. Mesilased võivad käituda samamoodi ka õie lõhnadele ja iga tolmeldamata õis võib erineda oma lõhna poolest nii populatsioonis kui ka isegi samas õisikus, et suurendada õite tolmeldamise sagedust (Ayasse et al. 2000). Käpalised, kaasaarvatud perekonnad Orchis ja Ophrys on arendanud mitmeid mehhanisme, et takistada oma tolmeldajatel lõhna signaalide õppimist, varieerides lõhnu taimede siseselt ja vaheliselt (Ayasse et al. 2000; Salzmann et al. 2007b). Lisaks sellele on paljunemisedukus maksimeeritud Ophrys liikidel läbi tolmeldamisejärgsete aroomide muutmise. Tolmeldamisele järgneb üldine lõhna produktsiooni vähenemine koos farnesüül-heksanoaadi produktsiooni suurendamisega, mis on iseloomulik mittevastuvõtlikule emasele putukale (Schiestl & Ayasse 2001), millega juhatatakse järgmine isane tolmeldaja õisikus olevate tolmeldamata õite juurde. Hoolimata nendest arvukatest tunnustest, on paljunemisedukus (mõõdetuna seemnete arvuga) ikkagi madal putukõie liikidel, nagu demonstreeritud O. sphegodes isenditel (kus tolmeldajad külastasid ainult 4,9 % taimedest (Ayasse et al. 2000) Õisiku suurus mängib seksuaalselt petvate orhideede individuaalse paljunemisedukuse juures võtmerolli. Suurem õisik toodab rohkem lõhna, mis levib kaugemale, meelitades rohkem tolmeldajaid ligi. Enamgi veel, suurem pseudokopulatsiooni kemikaalide kontsentratsioon võib viia polliiniumi eemaldamise ja ladustamise suuremale edukusele (Vandewoestijne et al. 2009). Suurem õisik suurendab õitsemisperioodi. Tolmeldaja valik õie kõrgusele võib olla liigispetsiifiline, erinedes tolmeldaja patrullimise käitumises, millest tuleneb õie positsioonist sõltuv paljunemisedukus (Vandewoestijne et al. 2009). Tolmeldaja järgmine külastamine võib olla tingitud kahest situatsioonist. Esiteks, nektari olemasolu võib varieeruda päeva jooksul või periooditi. Teiseks, nektaririkaste ja ilma nektarita liikide olemasolu võib muutuda asukohtade või populatsioonide piires, kui 23
tolmeldajad vahetavad oma toiduotsingu piirkonda ja võivad kohtuda ainult ilma nektarita liikidega (Gigord et al. 2002). 3.2.2. Spetsialiseerumine ühele tolmeldaja liigile Seksuaalmimikriga orhideed kasutavad privaatset kommunikatsiooni kanalit, et peibutada tolmeldajaid. Nad produtseerivad spetsiifilisi emaste suguferomone, mis meelitavad vaid teatud isaseid (Streinzer et al. 2009). Spetsialiseerumine ühele tolmeldaja liigile mängib tähtsat rolli vältimaks hübridisatsiooni ja tolmuterade kaduma minekut (Ayasse et al. 2000). Kuigi putukõie õied sarnanevad välimuselt vaid veidi emastele putukatele, on suguferomoni imiteerimine peaaegu perfektne (Schiestl et al. 1999). Paljud putukõie liigid eritavad samu aineid, et meelitada tolmeldajaid, aga nad saavutavad liigispetsiifilisuse muutes erinevate ainete koguste proportsioone oma lõhna segudes. Seega meelitab üks putukõis ainult ühte tolmeldaja liiki ja muutused õie lõhnas võivad põhjustada reproduktiivset isolatsiooni (Ayasse et al. 2000). Näiteks, liivamesilasõis (O. sphegodes) toodab sama keemilist ainet üsna sarnastes kogustes nagu on leitud selle tolmeldaja mesilase (Andrena nigroaenea) suguferomonides (Schiestl et al. 1999). Emaste putukate suguferomonid koosnevad väga liigispetsiifilisest aineosakeste segust, millel esineb äärmiselt väike varieeruvus. Seega peaksid isaseid meelitavad lõhnad olema väga vähese varieeruvusega, et sobituda signaaliga, mida isased on võimelised tajuma (Ayasse et al. 2000). 3.3. Vähe uuritud mudelid petmises 3.3.1. Haudumiskoha imiteerimine See kategooria kirjeldab taimi, mis kasutavad putukate ligimeelitamist, kes otsivad sobivat kohta munade munemiseks. Õied kipuvad sarnanema standardsetele haudumiskohtadele nagu korjus, sõnnik või seene viljakeha. Ohvrid on tavaliselt mardikalised ja kahetiivalised. Lisaks orhideelistele on seda strateegiat leitud ka tobiväädiliste (Aristolochiaceae Juss.), Asclepiadaceae Borkh ja võhaliste (Araceae Juss.) sugukondades. Sellist mehhanismi leidub troopilises ja subtroopilises piirkonnas ning Euroopas puudub täiesti. Sellistel liikidel on tavaliselt püünis-õied ühesuunalise läbikäiguga taskuga või püütakse putukaid huule liikumisega (perekondades Pterostylis R. Br., Paphiopedilum Pfitzer, Bulbophyllum Thouars, Cirrhopetalum Lindl., Megaclinium Lindl., Anguloa Ruíz & Pav., Masdevallia Ruiz & Pav. ja 24
Pleurothalis R. Br.). Lõuna-Ameerika orhideel perekonnast Dracula Luer, on seene või kala lõhn ning seent meenutav huul (Jersáková et al. 2006). 3.3.2. Varjupaiga imiteerimine Mõned õied pakuvad putukatele õie õnarustes kohta, kus puhata, magada ning varjuda vihmase ja tuulise ilma eest või termoregulatsiooni, sest temperatuur õies võib ületada keskkonna temperatuuri kuni 3 kraadi ulatuses hommikul. Kuna putukad saavad tegelikult ka varjupaika, siis see mehhanism kui pettus on vaidluse all (Jersáková et al. 2006). 3.3.3. Pseudo-antagonism Pseudoantagonismi mehhanismiga orhideed kasutavad ära mõnede kiletiivaliste käitumist, mis sunnib neid õisi ründama, kui need vibreerivad tuule käes ning seega tolmeldavad neid. See interaktsioon võib olla mutualistlik, kuna mesilased muutuvad palju osavamateks territooriumi kaitsjateks sellise praktikaga (Jersáková et al. 2006). 3.3.4. Kohtumispaiga atraktsioon Mõned orhideed kasutavad ära isaseid mesilasi nende paarilise otsingu ajal. Isased mesilased, kes uurivad ümbruses olevaid õisi, et sealt leida emaseid, kes otsivad toitu, petetakse sarnanemisega nektaririkastele taimedele. Sellist mehhanismi on leitud punase tolmpea (Cephalanthera rubra (L.) Rich.) ja Orchis papilionacea L. puhul (Jersáková et al. 2006). 25
Kokkuvõte Orhideeliste liigirikkus ning paljunemisbioloogia on maailmas üks aktiivsemaid uurimisvaldkondi. Õite mitmekesisuse ja tolmeldamise viiside selgitamine on oluline osa nendest uuringutest. Tolmeldamine pettuse läbi on kujunenud evolutsiooniliselt äärmiselt edukaks strateegiaks käpaliste seas. Käpaliste liikidest kolmandik on ilma nektarita petturid, lisaks veel umbes 400 liiki on seksuaalpetturid. Käpaliste kogu õietolm koondub polliiniumisse, mida kantakse putuka poolt edasi teisele sama liiki orhidee õiele. Pollinaariumi paindumine teatud aja jooksul kindlustab emaka viljastamise. See väga iseloomulik mehhanism võimaldab käpalistel mitte kulutada oma ressursse nektari tootmiseks, et putukaid uuesti õie peale meelitada. Teised taimede liigid, granulaarse õietolmuga, mida eemaldatakse mitme külastuse jooksul, peavad pakkuma vastutasu nektari näol. Toiduga petvad orhideed matkivad nektarit tootvate taimede õisi, et putukad neid külastaksid. Nektarita orhideede tolmeldamine on võimalik tänu kogenematutele loomadele, kes oma keskkonna uurimise jooksul proovivad väikest osa ilma nektarita õisikuid enne, kui lülituvad ümber rohkem tulutoovatele toiduallikatele. Tänu nektari puudusele ei külastata paljusid õisi ühes õisikus mis tagab geitonogaamia vältimise ning geneetilise varieeruvuse populatsioonis. Lisaks sellele, õite värvus varieerub liigisiseselt, mis teeb tolmeldajate õppimise veel raskemaks. Bates i mimikriga käpalist ei suuda putukad mudel-taimest eristada. Seksuaalmimikriga orhideed eritavad oma tolmeldajate emaste liigikaaslaste suguferomonidele sarnast lõhna-ainet, mis meelitab ligi isased putukad. Igal putuka liigil on liigispetsiifilised feromonid ja see tagab käpalistel ainult teatud isaste putukate külastuse, tänu millele kandub pollinaarium sama liigi piires õielt õiele edasi. Orhidee liike on arvukalt ning palju on veel teadmata, miks ja kuidas kõik mehhanismid toimivad. Orhideede geneetiline mitmekesisus ja tolmeldajate õppimisvõime vajab veel palju uurimist. 26
Summary The deception strategies and reproductive success in orchids. The diversity and reproduction biology of Orchidaceae is one of the most popular areas in the plant science. Explaining of the variety of flowers and pollination mechanisms is quite important among these studies. Pollination by deceit is an evolutionarily highly successful strategy in orchids. One-third of the estimated species are food deceptive and another presumably 400 species are sexually deceptive. In orchids the whole pollen is aggregated into pollinium which is carried by insects to the other flower of the same orchid species. Pollinarium bending during a certain period of time ensures the fertilization of the stigma. This characteristic mechanism enables not to waste resources by producing nectar to attract pollinators to visit again. Other plant species have granular pollen which is removed in several visitations and flowers have to provide reward. Food deceptive orchids mimic inflorescences of rewarding plants to increase the chance that pollinators visit them. Pollination of rewardless orchids is possible because of the naive animals that, during exploration of their environment, sample a small number of rewardless inflorescences before switching to more profitable food sources. Because of the absence of reward pollinators do not visit many flowers in one inflorescence which helps to prevent geitonogamy and provides genetic variety in population. Furthermore, flower color varies intraspecifically which makes it harder to learn. Insects cannot distinguish an orchid with Batesian mimicry from a model plant. Sexually deceptive orhids emit olfactory signals similar to female sex pheromone which the males cannot ignore. Each insect species has specific sex pheromones and this provides visitations of only certain male insects, which transfer the pollinarium only intraspecifically. There are numerous species of orchids and it is still unknown, why and how all of the reproductive mechanisms work. The genetic variety and the learnig process of pollinators needs further investigation. 27
Tänuavaldused Tahaksin tänada oma juhendajat, kes on olnud abiks kirjanduse leidmisel ja innustanud mind kogu töö kirjutamisel. 28
Kasutatud kirjandus Anderson, B. & Johnson, S. D. 2006 The effects of floral mimics and models on each others' fitness. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 273 (1589), 969-974. Anderson, B., Johnson, S. D. & Carbutt, C. 2005 Exploitation of a specialized mutualism by a deceptive orchid. American Journal of Botany 92 (8), 1342-1349. Ayasse, M., Schiestl, F. P., Paulus, H. F., Löfstedt, C., Hansson, B. S., Ibarra, F. & Francke W. 2000 Evolution of reproductive strategies in the sexually deceptive orchid Ophrys sphegodes: how does flower-specific variation of odor signals influence reproductive success? Evolution 54, 1995 2006. Barrett, S. C. H. 2002 The evolution of plant sexual diversity. Nature Reviews Genetics 3 (4), 274-284. Bateman, R. M. & Denholm, I. 1985 A reappraisal of the British and Irish dactylorchids, 2. The diploid marsh-orchids. Watsonia 15, 321 355. Bateman, R. M., Hollingsworth, P. M., Preston, J., Yi-Bo, L., Pridgeon, A. M. & Chase, M. W. 2003 Molecular phylogenetics and evolution of Orchidinae and selected Habenariinae (Orchidaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 142 (1), 1-40. Bremer, K. 2003 Introduction To Phylogeny & Systematics Of Flowering Plants. Sweden Uppsala Universitet. Cozzolino, S. & Widmer, A. 2005 Orchid diversity: an evolutionary consequence of deception? Trends in Ecology and Evolution 20 (9), 487-494. Cozzolino, S., D'Emerico, S. & Widmer, A. 2004 Evidence for reproductive isolate selection in Mediterranean orchids: karyotype differences compensate for the lack of pollinator specificity. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 271 (Suppl. 5), 259-262. Darwin, C. 1885 On the Various Contrivances by which Orchids are Fertilised by Insects. London John Murray. Dilcher, D. 2000 Towards a new synthesis: major evolutionary trends in the angiosperm fossil record. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, 7030 7036. Dressler, R. 1968 Pollination by euglossine bees. Evolution 22, 202 210. Ferdy, J. B., Gouyon, P. H., Moret, J. & Godelle, B., 1998 Pollinator behaviour and deceptive pollination: learning process and floral evolution. American Naturalist 152, 696 705. 29
Galizia, C. G., Kunze, J., Gumbert, A., Borg-Karlson, A. K., Sachse, S., Markl, C. & Menzel, R. 2005 Relationship of visual and olfactory signal parameters in a food-deceptive flower mimicry system. Behavioral Ecology 16, 159 168. Gigord, L. D. B., Macnair, M. R. & Smithson, A. 2001 Negative frequency-dependent selection maintains a dramatic flower color polymorphism in the rewardless orchid Dactylorhiza sambucina (L) Soò. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (11), 6253-6255. Gigord, L. D. B., Macnair, M. R., Stritesky, M. & Smithson, A. 2002 The potential for floral mimicry in rewardless orchids: An experimental study. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 269 (1498), 1389-1395. Grotewold, E. 2006 The genetics and biochemistry of floral pigments. Annual Review of Plant Biology 57, 761-780. Gumbert, A. & Kunze, J. 2001 Colour similarity to rewarding model plants affects pollination in a food deceptive orchid, Orchis boryi. Biological Journal of the Linnean Society 72, 419 433. Hedren, M. & Nordström, S. 2009 Polymorphic populations of Dactylorhiza incarnata s.l. (Orchidaceae) on the Baltic island of Gotland: morphology, habitat preference and genetic differentiation. Annals of Botany 104, 527-542. Heijden, M. G. A. van der & Sanders, I. R. 2002 Ecological Studies 157. Mycorrhizal Ecology. Berlin Springer. Internicola, A. I., Juillet, N., Smithson, A. & Gigord, L. D. B., 2006 Experimental investigation of the effect of spatial aggregation on reproductive success in a rewardless orchid. Oecologia 150, 435 441. Jersáková, J., Steven, D. J. & Kindlmann, P. 2006 Mechanisms and evolution of deceptive pollination in orchids. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society 81 (2), 219-235. Johnson, S. D. 2000 Batesian mimicry in the nonrewarding orchid Disa pulchra, and its consequences for pollinator behaviour. Biological Journal of the Linnean Society 71, 119 132. Johnson, S. D & Bond, W. J. 1997 Evidence for widespread pollen limitation of fruiting success in Cape wildflowers. Oecologia 109, 530 534. 30
Johnson, S. D. & Nilsson, L. A. 1999 Pollen carryover, geitonogamy, and the evolution of deceptive pollination systems in orchids. Ecology 80, 2607 2619. Johnson, S. D. & Edwards, T. J. 2000 The structure and function of orchid pollinaria. Plant Systematics and Evolution 222, 243 269. Johnson S. D. & Morita S. 2006 Lying to Pinocchio: floral deception in an orchid pollinated by long-proboscid flies. The Linnean Society of London 152, 271-278. Johnson, S. D., Alexandersson, R. & Linder, H. P. 2003 Experimental and phylogenetic evidence for floral mimicry in a guild of fly-pollinated plants. Biological Journal of the Linnean Society 80 (2), 289-304. Johnson, S. D., Peter, C. I. & Ågren, J. 2004 The effects of nectar addition on pollen removal and geitonogamy in the non-rewarding orchid Anacamptis morio. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 271 (1541), 803-809. Juillet, N., Dunand-Martin, S. & Gigord, L. D. B. 2007 Evidence for inbreeding depression in the food-deceptive colour-dimorphic orchid Dactylorhiza sambucina (L.) Soo. Plant Biology 9, 147 151. Kunze, J. & Gumbert, A. 2001 The combined effect of color and odor on flower choice behavior of bumble bees in flower mimicry systems. Behavioral Ecology 12 (4), 447-456. Labandeira, C. C., Dilcher, D. L., Davis, D. R. & Wagner, D. L. 1994 Ninety-seven milion years of angiosperm-insect association: paleobiological insights into the meaning of coevolution. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91, 12278 12282. Leake, J. R. 1994 The biology of myco-heterotrophic ( saprophytic ) plants. New Phytologist 127, 171 216. Nilsson, L. A. 1980 The pollination ecology of Dactylorhiza sambucina (Orchidaceae). Botaniska Notizer 133, 367 385. Nilsson, L. A. 1983 Mimesis of bellflower (Campanula) by the red helleborine orchid Cephalanthera rubra. Nature 305, 799 800. Neiland, M. R. M. & Wilcock, C. C. 1998 Fruit set, nectar reward, and rarity in the Orchidaceae. American Journal of Botany 85 (12), 1657-1671. 31
Peakall, R., Bower, C. C., Logan, A. E. & Nicol, H. I. 1997 Confirmation of the hybrid origin of Chiloglottis x pescottiana (Orchidaceae: Diurideae). 1. Genetic and morphometric analysis. Australian Journal of Botany 45 (5), 839-855. Pellegrino, G., Caimi, D., Noce, M. E. & Musacchio, A. 2005 Effects of local density and flower colour polymorphism on pollination and reproduction in the rewardless orchid Dactylorhiza sambucina (L.) Soò. Plant Systematics and Evolution 251, 119-129. Pellegrino, G., Bellusci, F. & Musacchio, A. 2008 Double floral mimicry and the magnet species effect in dimorphic co-flowering species, the deceptive orchid Dactylorhiza sambucina and rewarding Viola aethnensis. Preslia 80 (4), 411-422. Peter, C. I. & Johnson, S. D. 2006 Doing the twist: A test of Darwin's cross-pollination hypothesis for pollinarium reconfiguration. Biology Letters 2 (1), 65-68. Salzmann, C. C., Nardella, A. M., Cozzolino, S. & Schiestl, F. P. 2007a Variability in Floral Scent in Rewarding and Deceptive Orchids: The Signature of Pollinator-imposed Selection? Annals of Botany 100, 757 765. Salzmann, C. C., Cozzolino, S. & Schiestl, F. P. 2007b Floral Scent in Food-Deceptive Orchids: Species Specificity and Sources of Variability. Plant Biology 9 (6), 720-729. Schiestl, F. P. 2005 On the success of a swindle: pollination by deception in orchids. Naturwissenschaften 92, 255 264. Schiestl, F. P. & Ayasse, M. 2001 Post-pollination emission of a repellent compound in a sexually deceptive orchid: A new mechanism for maximising reproductive success? Oecologia 126 (4), 531-534. Schiestl, F. P., Ayasse, M., Paulus, H. F., Löfstedt, C., Hansson, B. S., Ibarra, F. & Francke, W. 1999 Orchid pollination by sexual swindle. Nature 399, 421 422. Schiestl, F. P., Ayasse, M., Paulus, H. F., Löfstedt, C., Hansson, B. S., Ibarra, F. & Francke, W. 2000 Sex pheromone mimicry in the Early Spider Orchid (Ophrys sphegodes): patterns of hydrocarbons as the key mechanism for pollination by sexual deception. Journal of Comparative Physiology A 186, 567 574. Schiestl, F. P., Peakall, R., Mant, J. M., Ibarra, F., Schulz, C., Franke, S. & Francke, W. 2003 The chemistry of sexual deception in an orchid-wasp pollination system. Science 302, 437 438. 32
Schiestl, F. P., Peakall, R. & Mant, J. 2004 Chemical communication in the sexually deceptive orchid genus Cryptostylis. Botanical Journal of the Linnean Society 144, 199 205. Schlüter, P.M. & Schiestl, F.P. 2008 Molecular mechanisms of floral mimicry in orchids. Trends in Plant Science 13 (5), 228-235. Smithson, A. 2002 The consequences of rewardlessness in orchids: reward-supplementation experiments with Anacamptis morio (Orchidaceae). American Journal of Botany 89 (10), 1579-1587. Smithson, A. & Gigord, L. D. B. 2001 Are there fitness advantages in being a rewardless orchid? Reward supplementation experiments with Barlia robertiana. Proceedings of the Royal Society of London Series B Biological Sciences 268, 1435-1441. Smithson, A. & Gigord, L. D. B. 2003 The evolution of empty flowers revisited. The American Naturalist 161 (4), 537-552. Smithson, A., Juillet, N., Macnair, M. R. & Gigord, L. D. B. 2007 Do rewardless orchids show a positive relationship between phenotypic diversity and reproductive success? Ecology 88 (2), 434-442. Spaethe, J., Tautz, J. & Chittka, L. 2001 Visual constraints in foraging bumblebees: Flower size and color affect search time and flight behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (7), 3898-3903. Streinzer, M, Paulus, H. F. & Spaethe, J. 2009 Floral colour signal increases short-range detectability of a sexually deceptive orchid to its bee pollinator. The Journal of Experimental Biology 212, 1365-1370. Stökl, J., Twele, R., Erdmann, D. H., Francke, W. & Ayasse, M. 2008 Comparison of the flower scent of the sexually deceptive orchid Ophrys iricolor and the female sex pheromone of its pollinator Andrena morio. Chemoecology 17 (4), 231-233. Vallius, E., Salonen, V. & Kull, T. 2008 Pollen flow and post-pollination barriers in two varieties of Dactylorhiza incarnata s.l. (Orchidaceae). Plant Systematics and Evolution 274, 171-178. Vandewoestijne, S., Róis, A. S., Caperta, A., Baguette, M. & Tyteca, D. 2009 Effects of individual and population parameters on reproductive success in three sexually deceptive orchid species. Plant Biology 11, 454-463. 33
Wong, B. B. M. & Schiestl, F. P. 2002 How an orchid harms its pollinator. Proceedings of the Royal Society of London Series B-Biological Sciences 269, 1529 1532. Wong, B. B. M., Salzmann, C. H. & Schiestl, F. P. 2004 Pollinator attractiveness increases with distance from flowering orchids. Proceedings of the Royal Society of London Series B-Biological Sciences 271, 212 214. Kasutatud veebileheküljed 1. Wikimedia Dactylorhiza sambucina kollane ja lilla vorm [http://commons.wikimedia.org/wiki/file:dactylorhiza_sambucina_040531bw.jpg] 28.04.2010 2. Internet Orchid Species Photo Encyclopedia Dactylorhiza sambucina [http://www.orchidspecies.com/orphotdir/dactysambucina.jpg] 03.05.2010 3. Wikimedia Dactylorhiza incarnata [http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05/dactylorhiza_incarnata_woll matinger_ried.jpg] 03.05.2010 4. Botany.cz Dactylorhiza ochroleuca [http://botany.cz/en/dactylorhiza-ochroleuca/] 03.05.2010 5. Looduskalender Dactylorhiza cruenta [http://www.looduskalender.ee/node/750] 09.05.2010 34
Lisad Lisa 1. Dactylorhiza sambucina kollane ja lilla vorm Lisa 2. Dactylorhiza sambucina 35
Lisa 3. Dactylorhiza incarnata Lisa 4. Dactylorhiza ochroleuca Lisa 5. Dactylorhiza cruenta 36