在第一朵花开之前,植物已在地球上存在了数亿年。但是,当开花植物在1.4亿多年前真正进化时,它们取得了巨大的进化成功。

新研究称世界上第一批花是由昆虫授粉的

是什么为这些最早的开花植物(我们今天看到的所有花朵的祖先)授粉?是不是昆虫在那些早期的花朵之间携带花粉,并在此过程中为它们施肥?或者其他动物,甚至是风或水?

这个问题很难回答。然而,在新植物学家发表的新研究中,我们表明第一批传粉者很可能是昆虫。

更重要的是,尽管在进化上走了一些弯路,但在整个历史上,大约86%的开花植物物种也依赖昆虫进行授粉。

如何移动花粉

最早开花植物进化的时间仍然存在争议。然而,他们的成功是毋庸置疑的。

大约90%的现代植物(约300,000至400,000种)是开花植物,或者科学家称之为被子植物。为了繁殖,这些植物在花中制造花粉,花粉需要转移到另一朵花上以使胚珠受精并产生有活力的种子。

昆虫体型小且机动性强,可以成为高效的花粉转运者。事实上,最近对化石昆虫的研究表明,一些昆虫可能在第一朵花出现之前就已经在为植物授粉。

今天的大多数开花植物都依靠昆虫授粉。这种植物的花朵已经进化到可以通过颜色、气味甚至性模仿来吸引昆虫,并且大多数会用花蜜、花粉、油或其他类型的食物来奖励它们,从而使这种关系对双方都有利。

然而,有些花依靠其他方式来传输花粉,例如脊椎动物、风甚至水。

哪种授粉最先进化?昆虫是一开始就有的,还是后来的“发现”?

虽然早期证据表明它可能是昆虫,但直到现在还没有在开花植物的全部多样性——它们的完整进化树——中进行过测试。

家谱

为了找到答案,我们使用了所有开花植物科的“家谱”,对1,160多种物种进行了采样,追溯到1.45亿多年前。

这棵树向我们展示了不同植物科的进化时间。我们用它来从现在给植物授粉的因素向后映射到过去可能给该植物的祖先授粉的因素。

所有开花植物科的进化树显示了风、水和脊椎动物授粉是从昆虫授粉进化而来的。图片来源:RubyEStephens,作者提供

我们发现昆虫授粉一直是开花植物历史上最常用的方法,发生率约为86%。我们的模型表明,第一批花很可能是由昆虫授粉的。

鸟类、蝙蝠和风

我们还了解了其他授粉形式的演变。鸟类和蝙蝠、小型哺乳动物甚至蜥蜴等脊椎动物的授粉至少已经进化了39次,其中至少有26次恢复到昆虫授粉。

风授粉的进化更为频繁:我们发现了42个实例。这些植物很少回到昆虫授粉。

我们还发现风授粉在高纬度的开阔栖息地更频繁地进化。动物授粉在赤道附近的封闭林冠雨林中更为常见。

最早的传粉者是哪种昆虫?

如果您想到授粉昆虫,您可能会想到蜜蜂。但是,虽然我们不确切知道是什么昆虫为第一批开花植物授粉,但我们可以确信它们不是蜜蜂。

风授粉的花通常很小很普通,就像这些只有在显微镜下才能看清楚的草花。图片来源:RubyEStephens,作者提供

为什么不?因为我们拥有的大多数证据表明蜜蜂直到第一朵花之后才进化。

那么我们对第一批开花植物的传粉者了解多少呢?好吧,一些早期的花朵已作为化石保存下来——其中大部分都非常小。

第一批传粉者一定也很小,可以在这些花中四处闲逛。最有可能的罪魁祸首是某种小苍蝇或甲虫,甚至可能是蠓,或者是一些早已消失的绝种昆虫。

要是我们有时光机就好了,我们可以回去看看这些传粉者的活动——但这需要更多的研究。