Почему некоторые растения стали хищниками
Растение, которое ловит муху, выглядит как ботаническая провокация. Мы привыкли к другой картине: цветы тянутся к свету, пьют воду корнями, берут из воздуха углекислый газ и никого не едят. Но потом перед нами оказывается лист, который внезапно захлопывается вместе с насекомым. Зачем цветку такие мрачные привычки?
Почему растения стали хищниками
Растения-хищники появились как результат эволюции там, где почва бедна питательными веществами. Болота, влажные пески, торфяники, выщелоченные тропические грунты могут быть хорошо обеспечены водой и светом, но почти не содержат доступного азота. А азот растениям необходим так же, как свет и вода. И если его в почве нет, растение должно придумать другой способ для его получения.
Например, добывать азот с помощью листьев, и не из земли или воздуха, а из животных. В первую очередь из насекомых и других мелких беспозвоночных, которые по неосторожности оказались рядом.
Так листья постепенно стали ловушками. Одни покрылись липкими железками, другие научились быстро складываться, третьи превратились в скользкие кувшины, четвертые обзавелись пузырьками с клапанами. Пойманная добыча погибает, ее ткани расщепляются, а высвободившиеся вещества поглощаются поверхностью ловушки.
Растения-хищники — кто они?
Известно не менее 600 видов плотоядных растений. Они относятся к разным, порой довольно далеким группам и независимо друг от друга пришли к похожему решению: если вокруг не хватает азота, надо найти способ поймать того, у кого он уже есть. Рассказываем про некоторые.
Венерина мухоловка
Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) — очень рациональное растение. Ее листья образуют две створки с зубцами по краям. На внутренней поверхности каждой створки расположены чувствительные волоски. Их три, и насекомое должно косуться двух из них, либо дважды задеть один волосок, причем интервал между сигналами не должен превышать примерно 30 секунд. Для растения это способ убедиться, что в ловушке действительно есть движущаяся добыча. Ветка так себя не ведет. Камешек, тоже. А вот муха, которая решила проверить, что тут так заманчиво пахнет, вполне способна отправить нужную комбинацию сигналов.
После смыкания ловушки начинает выделяться пищеварительная жидкость. Через несколько дней, а иногда и недель, в зависимости от размера добычи и температуры, лист снова раскрывается.
Механизм охоты описали японские ученые в 2020 году и опубликовали в журнале Nature Plants.
Росянка
Росянки (Drosera) действуют иначе, хотя их способ охоты не менее эффектен. Их листья усеяны железистыми волосками с блестящими каплями липкой слизи. Внешне это похоже на росу, отсюда и название. Насекомое садится на лист, привлеченное блеском, запахом или нектаром, прилипает, начинает вырываться и касается все новых щупалец. Те медленно наклоняются к жертве, усиливая захват. Никакого театрального хлопка, как у мухоловки, зато результат вполне убедительный.
Механизм свертывания листа избирателен и реагирует не на механическое раздражение, как у мухоловки, а на белковую пищу. Триггером служит выделение глутатиона. Авторы исследования, описанного в Science Advances, проверили, что росянка способна реагировать на каплю молока или живую дрозофилу, а вот подсадка реалистичной 3d-модели не дала никакого результата.
Непентесы
Непентесы (Nepēnthes) выбрали совсем другую стратегию — пассивную. Их листья-кувшины выделяют нектар и часто ярко окрашены. Края кувшина обычно очень скользкие и, когда наекомое тянется к нектару, оно легко теряет опору и падает внутрь. Выбраться назад трудно: стенки гладкие, поверхность может быть покрыта восковыми кристаллами, а в нижней части уже находится жидкость. Крышечка сверху нужна для того, чтобы кувчшинчик не переполнялся влагой во время дождя.
Попавшая внутрь добыча тонет и постепенно расщепляется. У части непентесов пищеварительные ферменты вырабатывает само растение, у других заметную роль играют живущие в жидкости микроорганизмы. В итоге получается питательный раствор, который всасывается стенками кувшина.
Интересно, что форма и размеры непентеса зависит от того, каким видом питается растение. Мелкие насекомые составляют основную добычу, но крупные виды иногда ловят пауков, многоножек, лягушек, ящериц и небольших млекопитающих. Исследование об этом опубликовано в журнале PNAS.
«Подобно тому, как клювы птиц имеют различную форму для питания орехами, семенами, насекомыми и так далее, — объяснил доктор Крис Торогуд, ботаник и заместитель директора Оксфордского ботанического сада, — эти кувшинковые растения хорошо приспособлены к различным видам добычи, которые существуют в их среде обитания».
Псевдохищники
Существуют растения, которых нельзя назвать хищниками в чистом виде. На листьях картофеля, табака, павловнии войлочной и некоторых других других растений иногда можно заметить прилипших мелких насекомых, поскольку листья покрыты липкими выделениями, волосками или веществами, неприятными и даже опасными для крошечных животных.
Погибшие насекомые со временем падают в почву и разлагаются, возвращая в нее азот. Но даже оставшись на листе, они становятся пищей для бактерий и других микроорганизмов. Продукты их разложения могут затем использоваться растением. Такая выгода косвенная, но тем не менее, реальная.
Охота под землей
Есть совсем необычные виды. В 2012 году был описан [PNAS] вид Philcoxia minensis, небольшое растение с крошечными листьями, большая часть которых находится под землей. Оно растет бразильском серрадо, где почвы сухие и крайне бедные. Оно научилось ловить нематод, микроскопических круглых червей, в огромном количестве обитающих в почве.
Подземные листья Philcoxia покрыты липкими железками. Нематода проползает мимо, прилипает, а затем растение при помощи ферментов получает из нее питательные вещества.
Этот случай оказался особенно важен потому, что показал: ловушка не обязана быть заметной и яркой, чтобы работать. Мы легко замечаем непентес с его крупными кувшинами или венерину мухоловку, а маленькое растение с подземными липкими листьями долго может оставаться незамеченным. Тем не менее, все эти растения придумали свой способ выживания на планете. Хоть и очень необычный.
