A waft of purple

A new study shows a link between the colour of a flower and its fragrance. Flowers combine colour and fragrance to attract the right pollinators – and they even work together with other species.

2017.09.06 | Peter F. Gammelby

Rock rose (Cistus creticus) visited by a Trichodes beetle. Photos: Aphrodite Kantsa, Aegean University, Mytilini

The scrubland at Agios Stefanos on the island of Lesbos, where the researchers studied 41 insect-pollinated species of plants. Click on this and the other illustrations to see them in full size.

Collecting fragrance from the Serapias vomeracea orchid.

A Serapias vomeracea orchid visited by a Rhodanthidium septemdentatum bee.

A plant-fragrance network. The nodes are plant species that are linked if they share fragrance(s). The network has seven modules (groups). A module is a group of closely connected nodes. Each module will therefore contain plant species with fragrances from the same chemical main group(s).

It is possible to accurately calculate the fragrance of a flower simply by looking at its colour.

This applies in any case to all of the 41 insect-pollinated species of plants growing in a scrubland habitat on the Greek island of Lesbos, which were analysed by an international team of researchers. They investigated the way the plants communicate with the many pollinating insects in the area, and discovered a link between the colour of the flowers and their fragrance, and that the two characteristics can be regarded as one to a certain degree. This is the first study to demonstrate colour-fragrance integration for an entire plant community.

Read more (in Danish only) below. For contact details in English, go to the bottom of the page.

”Farve- og duftsignalerne bliver altså ikke blot integreret i insekternes hjerne, men udsendes allerede fra blomsterne som et samlet farve-duft-signal. Man kunne således udmærket sige til en blomst: Vis mig dine farver, og jeg ved, hvordan du dufter,” fortæller Jens M. Olesen, som er professor på Institut for Bioscience - Genetik, økologi og evolution på Aarhus Universitet.

Jens M. Olesen har deltaget i studiet, som netop er blevet offentliggjort i Nature Ecology & Evolution

Kraftige blomstersignaler

Blomsterne bruger et kombineret farve-duft-signal til at tiltrække insekter, som under besøget får pollen på sig og dermed sørger for bestøvning af planterne. Fordelen for insekterne er, at de kan drikke nektar eller spise pollen.

Ved at koble de to signaler gør blomsterne signalet kraftigere og mere stabilt.

F.eks. vil blomster i stærk vind og åben sol have ringe gavn af deres duft, mens deres farver vil være vigtige sensoriske signaler til insekterne. For en blomst i tæt krat vil være omvendt; her vil duftene lede dyret frem til blomsten, mens farverne vil være skjulte, indtil dyret er helt nær blomsten.

Netværk af dufte og farver

Forskerne har konstrueret et netværk, der illustrerede forbindelserne mellem de 41 plantearter og deres mange duftstoffer og farver. Netværket viste sig at være meget heterogent og bestod af en række mindre moduler af tætforbundne planter. Hvert modul kunne karakteriseres ved en bestemt kombination af farver og duftstoffer – f.eks. var der et modul med røde blomster og såkaldt alifatiske duftstoffer.

Et andet modul indeholdt plantearter med purpur-lyserøde blomster, der udsendte duftstoffer fra en anden kulbrintegruppe, nemlig sesquiterpenerne. Planterne i gruppen er kun fjernt beslægtede, så den fælles optræden af dufte og farver har næppe en fælles evolution. Den er snarere et resultat af en lokal selektion for en kombination af de to træk, vurderer Jens M. Olesen.

Når planterne har en fast kombination af farver og duft betyder det, at syntesen (den kemiske produktion) af farvepigmenter og duftstoffer kan følge hinanden et stykke af vejen, og forskergruppen vurderer, at det måske er energibesparende for den enkelte plante.

Men for mange farvepigmenter og duftstoffer kender man ikke syntesevejen. Så måske er der blot tale om en tæt kobling mellem generne for farve og generne for duft.

Meget afhænger af øjet der ser

Samtidig åbner studiet for endnu flere og komplekse udfordringer. De besøgende insekter har nemlig forskellige syns- og lugtesanser.

”Bier har f.eks. et trikromatisk farvesyn (de ser UV, blåt og grønt), mens sommerfugle har et tetrakromatisk (de ser fire grundfarver). Dermed må selektionstrykket fra blomsterbesøgende bier og sommerfugle på blomsterne blive forskelligt,” siger Jens M. Olesen, og fortsætter:

”Og det bliver endnu mere komplekst af, at mange planter halv- og helgarderer for at sikre bestøvning og frøsætning; de satser på både bier og sommerfugle som bestøvere. Endelig udsender blomsterne også duftstoffer (monoterpener), som har en helt anden funktion; de fungerer som et insekt-skræmsel, der holder blomsterædende dyr væk.”

Mere holistisk forskning

Studiet viser en ny retning for forskningen i samspillet mellem planters signaler og dyrs sanser.

”Faget har traditionelt studeret naturens forskellige sensoriske "kanaler" adskilte – forsker A studerer blomsternes farver, mens B har blomsterdufte som sit speciale. Det gør de måske, fordi de antager, at de sensoriske kanaler fungerer uafhængige af hinanden i naturen – selv om forskerne udmærket ved, at deres egen hjerne hele tiden (forhåbentligt) foretager en multisensorisk integration af de mange forskellige indtryk, som de modtager fra deres egne omgivelser,” siger Jens M. Olesen.

Han vurderer, at studiet vil "hæve barren for", hvornår man i den økologiske forskning kan tillade sig at adskille et problem i dets enkeltdele (f.eks. farve eller duft), og hvornår en mere holistisk fremgangsmåde er krævet.

”Der driver med andre ord en ny, forfriskende duft af purpur over et klassisk område af økologien,” konkluderer Jens M. Olesen.


 

For more information, please contact

Professor Jens Mogens Olesen
Department of Bioscience – Genetics, Ecology and Evolution
Aarhus University
jens.olesen@bios.au.dk
Mobile +45 3012 6090

Public / media