Спускаясь по крутому склону ручья где-то на западе штата Мэриленд, группа ботаников и экологов ведет охоту. Это пасмурный день в мае 2018 года, и они ищут неуловимую орхидею под названием «белый дамский башмачок», или Cypripedium candidum.
Члены группы отключили функции GPS на своих телефонах, чтобы сохранить в тайне свое местоположение. Это растение буквально сошло с карты — не только потому, что оно редкое, но и потому, что оно пользуется большим спросом у коллекционеров.
Белая дамская туфелька получила свое название за хрупкие цветы, которые смутно напоминают крошечные мокасины и имеют сладковатый запах. Большая часть родной среды обитания орхидеи была заасфальтирована, но она свободно растет кое-где в этом пышном ландшафте…
заповеднике, принадлежащем организации The Nature Conservancy.
Орхидеи — непостоянные и удивительные растения, и ученые только начинают их понимать. Некоторые из них годами находятся в спящем состоянии под землей, считаясь мертвыми для тех, кто их ищет. Некоторые цветут только один день в году. И все они прорастают из семян размером с пылинку. Многие вопросы, связанные с этими растениями, в том числе и то, как они будут жить в условиях меняющегося климата, остаются без ответа.
В заповеднике в Мэриленде Дебора Ландау, эколог TNC, ведет команду, в которую входит Деннис Уигхэм, ботаник из Смитсоновского центра экологических исследований, по грязному берегу, а затем проворно взбирается на другой хребет. Уигхэм не чужд необходимости пачкать руки в полевых условиях. Он посвятил большую часть своей жизни изучению орхидей по всему миру, выслеживая их там, где они процветают в труднодоступных местах обитания, таких как парные джунгли, болота и трясины, часто укрываясь в ветвях высоких зрелых деревьев.
Орхидеи — самое разнообразное в мире семейство цветковых растений, насчитывающее, по оценкам, не менее 25 000 видов, и регулярно открываются новые виды.
растений. Они превосходят по численности всех млекопитающих, рептилий и птиц вместе взятых. По оценкам ученых, они составляют около 10% всех цветковых растений на Земле.
Однако такое впечатляющее количество и разнообразие сделали обеспечение их будущего дорогостоящей задачей. Из 200 с лишним видов орхидей, произрастающих в Северной Америке, более половины находятся под угрозой исчезновения в той или иной части своего ареала.
В США появилось несколько исследовательских проектов, направленных на лучшее изучение орхидей Северной Америки, крупнейший из которых — общенациональное сотрудничество под руководством Уайхэма. Чтобы создать единый банк исследований, в 2012 году он начал совместную работу Смитсоновского института и Ботанического сада США под названием Североамериканский центр сохранения орхидей. Центр работает с более чем 50 группами и десятками добровольцев над сбором образцов всех местных видов орхидей в США и Канаде. Каждый образец дает исследователям возможность лучше понять, как растения прорастают и размножаются.
В этот пасмурный весенний день охотники за орхидеями продвинулись на шаг ближе к разгадке этих биологических тайн. Пройдя мимо обнажения скальной породы, под зарослями кустарника на склоне утеса над ними, они находят то, что искали: нежные цветки Cypripedium candidum.
«О многих орхидеях так мало известно», — говорит Уигхэм. «Очень немногие из них были кем-то подробно изучены». Цель центра — устранить этот пробел в исследованиях и в процессе помочь ученым, которые идут на крайние меры в изучении этого загадочного семейства растений, сохранить и восстановить популяции орхидей по всей Северной Америке.
Орхидеи начинают свою жизнь в виде семян, настолько мелких, что их можно увидеть только под микроскопом. Они не содержат никаких запасов пищи, необходимых для роста. Вместо этого, когда семена попадают в почву или на деревья, они полагаются на находящийся поблизости набор грибов-хозяев, которые поставляют питательные вещества и другие ресурсы, необходимые им.
«Вы никогда не увидите этот грибок, если только не будете смотреть на корни [орхидеи] или не будете исследовать почву с помощью микроскопа», — говорит Мелисса Маккормик, научный сотрудник Смитсоновского центра экологических исследований в Эджвотере, штат Мэриленд, которая сотрудничает с Уигхэмом. «Это означает, что эти орхидеи и эти грибы очень плохо изучены, и о них мало что известно».
Однако ситуация меняется, поскольку добровольцы собирают семена, сегменты корней растения и один лист местных орхидей и отправляют их в Североамериканский центр сохранения орхидей. Ткани листьев, хранящиеся в маленьких конвертах для монет, попадают в генетический банк для исследования ДНК растений. Из корней растений извлекаются грибки. В лаборатории грибок выращивают в чашках Петри, секвенируют его ДНК и долго хранят в пробирках.
Об орхидеях известно так мало. Очень немногие из них были детально изучены.
В результате растет количество образцов со всей территории США и Канады — достаточно, чтобы помочь исследователям по-новому изучить эти сложные взаимосвязи и узнать, как размножать орхидеи с помощью их симбиотических грибов.
Эти исследования становятся еще более важными, поскольку орхидеи сталкиваются с растущими угрозами. Потеря среды обитания, браконьерство и кормление оленей привели к сокращению численности орхидей. Некоторые виды, говорит Уигхэм, могут стать доступными только в ботанических садах, как исчезающие животные, которых можно увидеть в основном в зоопарках.
Еще менее изучено, как изменение климата повлияет на эти растения. Более влажная или более сухая погода может повредить грибок в почве, говорит Уигхэм, что может изменить способность орхидеи к прорастанию. Изменения в сезонности, или фенологии, могут помешать способности растений к размножению.
Одно из исследований ранней паучьей орхидеи (Ophrys sphegodes) показало, что теплые весенние температуры могут нарушить отношения между растением и опылителем. Ранняя паучья орхидея привлекает молодых пчел-самцов к своим цветам, выделяя запах, который имитирует половой феромон пчел-самок. Чтобы избежать конкуренции с пчелами-самками за внимание самцов, цветок должен распуститься после того, как пчелы-самцы выйдут из зимней спячки, но до того, как это сделают пчелы-самки. В ходе эволюции эти сроки синхронизировались, говорит Уигхэм. «Но из-за изменения климата они выходят из синхронности».
Многие орхидеи используют стратегии опыления, подобные ранней паучьей орхидее, чтобы заманить определенных насекомых или птиц ложным обещанием пищи или секса (см. «Наука соблазнения», выше). Когда обман приводит к встрече, не получивший вознаграждения опылитель нагружается генетическим материалом орхидеи, готовый передать его следующей орхидее, которую он посетит. Но не все взаимоотношения опылителей и орхидей известны.
В 2018 году ученый по охране природы Питер Хулахан и фотограф Мак Стоун отправились за доказательствами того, как размножается орхидея-призрак (Dendrophylax lindenii), один из самых известных, но непостижимых цветов на Земле. Долгое время считалось, что орхидея-призрак опыляется гигантской молью-сфинксом, поскольку хоботок, или язык, этого насекомого (который может разворачиваться на длину, вдвое превышающую длину его тела), предназначен для сбора нектара с длиннотрубчатых цветков, таких как орхидея-призрак, но никто никогда не фотографировал моль в действии.
