Ловушки смерти: как хищные растения ловят добычу
В прошлом месяце в Японии идентифицировали новый вид плотоядного растения — но это лишь один из более чем 600 видов хищных растений в мире.
От густонаселенных префектур Японии до пышных джунглей Юго-Восточной Азии, биллабонгов северной Австралии до залитых дождем гор Южной Америки находят ранее неизвестные виды хищных растений, и многие еще ждут своего открытия.
Общим для всех хищных растений является недостаток питательных веществ в среде их обитания. Со временем эти растения эволюционировали, развив способность ловить добычу и извлекать питательные вещества, необходимые для поддержания роста и репродуктивной функции. В результате развилось пять различных механизмов ловли:
- Ловушка-кувшин (pitfall)
- Липкая "ловушка-липучка" (flypaper)
- Пузырчатая ловушка (bladder trap)
- Ловушка-штопор (corkscrew trap)
- Запа́мная ловушка (snap trap)
Ловушка-кувшин
Самый простой механизм — ловушка-кувшин: похожий на ведро сосуд (сильно видоизмененный лист), содержащий пищеварительную жидкость, в которую падает или соскальзывает добыча. Затем питательные вещества извлекаются растением из пойманной жертвы.
Удивительно, но растения с такими ловушками эволюционировали на четырех континентах от неродственных предков в процессе конвергентной эволюции:
- Кобра Лили (Darlingtonia) и саррацении (Sarracenia) Северной Америки
- Гелиамфоры (Heliamphora) и как минимум два вида бромелиевых (Brocchinia reducta и Catopsis bertroniana) северной части Южной Америки
- Непентесы (Nepenthes) в основном из Юго-Восточной Азии и Меланезии
- Цефалотус (Cephalotus) с юго-запада Западной Австралии
Липкая "ловушка-липучка"
Хищные растения, развившие липкие вещества на листовых пластинах, представляют самый распространенный метод ловли добычи по количеству видов. Самые известные из них — росянки (Drosera), растущие в самых разных условиях на всех континентах, кроме Антарктиды.
Привлеченные красочной листвой и блестящими каплями липкой жидкости, напоминающими воду или медвяную росу, насекомые садятся на листья и намертво прилипают. У большинства видов липкие волоски могут наклоняться к добыче, фактически удушая ее. Листовая пластина часто складывается и скручивается вокруг жертвы, помогая последующему извлечению и поглощению питательных веществ специальными железами.
Другие растения, использующие этот метод: Библисы (Byblis) из Австралии и Новой Гвинеи и Жирянки (Pinguicula) из Америки, Европы и северной Азии.
Пузырчатые ловушки
На втором месте по количеству видов — растения с пузырчатыми ловушками: Пузырчатки (Utricularia). Эти растения могут быть водными, наземными или эпифитными. Все они имеют небольшие пузыревидные органы вдоль корневой системы, предназначенные для поимки и переваривания мелких беспозвоночных.
Эти "пузыри" имеют крошечные выросты-триггеры рядом с закрытым клапаном. Внутри пузыря давление намного ниже, чем в окружающей среде. Когда добыча касается триггера, клапан быстро открывается, и жертва буквально всасывается внутрь.
Ловушки-штопоры
Генлисея (Genlisea), родственница пузырчаток, развила другой механизм — ловушку-штопор. Эти растения растут во влажных средах.
У видов Genlisea нет корневища; они состоят из небольшой розетки листьев над землей, выполняющих фотосинтез. Также у них есть ряд сильно видоизмененных нефотосинтезирующих подземных листьев, которые служат якорем и ловушкой для мелкой беспозвоночной добычи.
Эти подземные листья-ловушки дистально раздвоены (форма перевернутой буквы Y). Оба конца "Y" закручены, как штопор, создавая туннель. Щелевидный вход выстлан щетинками, направленными внутрь и вверх, позволяя добыче двигаться только в одном направлении — глубже в ловушку. Затем жертва попадает в пищеварительную камеру, где из нее извлекаются питательные вещества.
Запа́мные ловушки
Пятый механизм — запа́мная ловушка — был представлен миру в 1768 году с публикацией научного описания Венериной мухоловки (Dionaea muscipula).
Листовая пластина эволюционировала, чтобы напоминать стальной капкан: со сгибом посередине, зубцами по краям, триггерными волосками и пищеварительными железами. Прикосновение к волоску один раз — ничего не происходит. Двойное прикосновение запускает быстрый электрохимический процесс, заставляющий ловушку быстро закрыться.
В последующие часы ловушка плотнее сжимает добычу, выделяет пищеварительную жидкость и поглощает питательные вещества, чтобы через пару дней вновь открыться.
Близкий родственник Венериной мухоловки, использующий идентичный механизм, — Альдрованда пузырчатая (Aldrovanda), водный вид, встречающийся в Африке, Европе, Азии и Австралазии.
Хищные растения помогают и животным
Кажется, что хищные растения смертельно опасны для всей жизни, которая помещается в их ловушки, но это не всегда так.
Ряд видов членистоногих совместно эволюционировали с хищными растениями, развив средства, чтобы обмануть растение и получить выгоду для себя. Например, клопы Cyrtopeltis в Австралии могут ходить, не задевая липких выделений росянок, и питаться добычей, пойманной растением.
Личинки различных видов комаров выживают и развиваются в постоянных скоплениях воды в ловушках непентесов. Многочисленные виды пауков, чья паутина не дает им стать жертвой растения, поджидают добычу на ловушках саррацений, опережая само растение.
Такие экологические системы недостаточно изучены и требуют больше исследований для улучшения нашего понимания этих увлекательных взаимоотношений.