Мастера обмана. Зеленые хищники

Мир хищников часто построен на  хитростях и уловках – когда жертве не приходится защищаться или спасаться бегством просто потому, что она, жертва, не знает, что уже находится в ловушке.  А для такой изобретательности, как оказалось, даже мозг не нужен.  

Эта подборка плотоядных растений заставила бы поежиться, будь вы насекомым. 

Самый  быстрый хищник

Пузырчатка (Utricularia)

Пузырчатка - это единственные хищные растения, которые используют пузырчатую ловушку. У большинства видов очень маленькие ловушки, предназначенные в основном для простейших. В большие  попадают существа побольше - водяные блохи или головастики.

Каждый ловчий  пузырек снабжен отверстием с клапаном,  открывающимся во внутрь. «Пузырек «сдувается», в его стенках накапливается энергия упругости, такая же, как в натянутой тетиве лука. Кроме того, на растении образуется впадина, как на пипетке со сжатым резиновым наконечником». Когда добыча приближается к ловушке и дотрагивается до чувствительных волосков на клапане, энергия высвобождается. Происходит потеря устойчивости, «дверца» резко открывается, и жертва вместе с потоком воды, вызванным перепадом давления, устремляется в пузырёк. Так же быстро клапан закрывается, и добыча уже не может сбежать из ловчего пузырька хищного растения, которому остаётся лишь переварить еду. Жертва втягивается в ловушку меньше чем за миллисекунду.

В 2011 г. исследователи из Франции и Германии признали Пузырчатку самым быстрым хищным растением в мире.

Представители рода распространены во всем мире, отсутствуя только в Антарктиде и на ряде океанических островов.

Пожалуй, самое сложное устройство

Генлисея (Genlisea)

У этих растений два различных типа листьев: фотосинтезирующие листья над землей и специальные подземные листья, которые заманивают, ловят и переваривают простейшие организмы.

Подземные листья также выполняют роль корней. Это особые видоизмененные побеги-столоны, состоящие из отдельных пузырьков с длинными трубочками. Длина таких столонов достигает 15 см. Каждый столон раздваивается, образуя две  закрученные по спирали «руки», формой напоминающие классический архимедов винт. Полость этих отростков открывается посредством длинной щели, разделенной перегородками на множество мелких воронкообразных отверстий. Эти выросты выделяют молекулы, являющиеся аттрактантами для многих одноклеточных организмов (т.е. выделяют вещества, которые привлекают  живые организмы). Внутренние стенки отростков покрыты многочисленными щетинками, направленными вниз и препятствующими выходу добычи обратно.

Внутри ловчих столонов расположены камерки-мешочки. Одноклеточные организмы легко в них проникают, а вот путь назад им преграждают многочисленные тонкие выросты. Переваривание пойманной таким образом добычи длится всего несколько минут. «Тихая охота» генлисей не сопровождается эффектными движениями, однако она идет постоянно и эффективность ее достаточно высока. По подсчетам немецкого биолога Вильгельма Барлотта ловушки только одного растения захватывают и переваривают сотни одноклеточных организмов ежедневно.

Растет во влажной наземной и полуводной среде, распространена в Африке и Центральной и Южной Америке.

Ловушка Genlisea margaretae с рядами волосков, препятствующих побегу добычи  

Милый убийца

Жирянка (Pinguicula)

Верхняя сторона листа покрыта многочисленными железками: одни из них выделяют сахаристую слизь, являющуюся ловушкой для мелких насекомых; другие  генерируют ферменты, способствующие перевариванию пищи. Движения попавшихся насекомых приводят к медленному скручиванию листа, а слизь растворяет белки тела жертвы.

Питательные вещества, получаемые от насекомых, дополняют почву, бедную минеральными веществами.

Обитают во внетропических областях Северного полушария, а также в Южной Америке.

Полный набор обольстительных средств

Саррацения (Sarracenia) - насекомоядное растение.  Названа в честь канадского естествоиспытателя Мишеля Сарразена.

У саррацении есть все, чтобы всегда быть сытой: цвет, запах и секреции, похожие на нектар на краю кувшинки, которые манят насекомых словно наркотическое вещество. Добавим к этому скользкую поверхность и… жертва падает внутрь, где погибает и переваривается протеазой и другими ферментами.

 «Капюшон» над воронкой был придуман природой неспроста. Он предотвращает попадание дождевой воды в воронку, которая полна пищеварительных соков.

Встречаются в районах восточного побережья Северной Америки, в Техасе, в Великих озерах, в юго-восточной Канаде, но большая часть находится только в юго-восточных штатах.

Растение, которое по-настоящему удивило ученых.

Непентес, или Кувшиночник (лат. Nepēnthes)

Название вида взято из древнегреческой мифологии — непенфом в ней называли траву забвения.

Насекомое, привлеченное сладким ароматом нектара, который выделяют специальные железы на перистоме и внутренней стороне крышечки, ничего не подозревая, садится на ловчий кувшин непентеса, который, к ее несчастью, увенчан рядом пластинок, похожих на лезвия коньков, покрытых воском, и соскальзывает внутрь кувшина.

Внутри кувшина находится жидкость, при попадании в которую насекомое, пытаясь выбраться, машет крыльями и лапками, тем самым увлекая себя ещё глубже на дно. Жидкость состоит из двух слоев. Верхний: слой это дождевая вода, нижний коктейль - из пищеварительных ферментов, которые выделяют специальные железы на дне кувшина, эти ферменты достаточно сильны, чтобы проникнуть сквозь хитиновый покров насекомого и растворить его внутренности, извлекая полезные для растения питательные вещества.

Единственным, кто может выжить – муравьи Polyrhachis pruinosa. Они обладают уникальной способностью спускаться внутрь кувшина без угрозы для жизни и выбираться наружу.

Ну так что же кроме этого могло удивить специалистов?

Джонатан Моран (Jonathan Moran), профессор канадского университета Роял-Роудс, с коллегами был в экспедиции на острове Борнео. Биологи наблюдали за жизнью непентесов и в частности Nepenthes rajah, крупнейшего плотоядного растения в мире.

Наблюдая, ученые заметили, что этот вид редко охотится. Биологи установили у растения скрытые камеры. Запись показала ученым, как маленький  зверек тупайя использует растение  в качестве биотуалета.

Как выяснилось, непентес производит сладкое вещество. Чтобы собрать его, тупайя должна забраться на кувшин вот таким образом, как на фото. Ободок такого «биотуалета» не скользкий, а вся конструкция усилена, чтобы выдержать дополнительный вес. Таким образом растение образовывает симбиотическую связь с животным. Из фекалий животного насекомоядное растение получает азот и фосфор – и вырабатывает новую порцию привлекающего нектара.

Статью об удивительных цветковых растениях Моран, Кларк и коллеги опубликовали в Biology Letters. Ученые утверждают, что в «детстве» растущие в высокогорных лесах Борнео непентесы – действительно насекомоядные хищники, однако как только они достигают зрелости, то сразу «выходят на пенсию» — переходят на регулярное питание пометом.

Большинство видов произрастает в тропической Азии. На западе граница распространения рода достигает Сейшельских островов и Мадагаскара, а на востоке — Новой Гвинеи, Северной Австралии и Новой Каледонии.

Одно из самых редких растений

Дарлингтония калифорнийская (Darlingtonia Californica)

Листья Дарлингтонии имеют луковичную форму и образуют полость с отверстием, находящимся под вздутой, как воздушный шар, структурой и двумя острыми листами, которые свисают как клыки.

В отличие от многих плотоядных растений, оно использует для ловушки не ловчие листья, а тот самый «воздушный шар». Как только насекомое оказывается внутри (его привлекает резкий запах растения), оно оказывается в западне из тысячи густых тонких волосков., которые при этом допускают движение насекомых только во внутрь. Насекомые попадают в ловушки-накопители, из которых уже не могут выбраться. Они растворяются в пищеварительных соках, и растение получает необходимые питательные субстанции.

Растет в северной Калифорнии и Орегоне в болотах и родниках с холодной проточной водой.

Долго и коротко…

Венерина мухоловка (Dionaea Muscipula) - одно из самых известных хищных растений. Мелкое, имеете 4-7 листьев, которые растут из короткого подземного стебля. Питается хищница в основном насекомыми и паукообразными.

Вообще, научное видовое название (muscipula) переводится с латыни как «мышеловка». Принято считать, что здесь кроется ошибка ботаника. Русское название вид получил в честь Венеры — римской богини любви и растений.

В открытом состоянии части листа отогнуты наружу, в закрытом — внутрь, формируя полость, выход из которой закрыт волосками. При стимуляции этих волосков или шипов, в основном, в результате движения ионов кальция образуется электрический импульс, который распространяется по листу и стимулирует клетки в лопастях и в средней линии листа. Существуют две альтернативные гипотезы эффекта этого импульса. По одной из них эти клетки быстро выделяют ионы гидроксония в клеточные стенки, разрыхляя и вызывая их быстрое набухание путём осмоса. Согласно второй гипотезе, клетки во внутренних слоях лопастей и средней части листа быстро секретируют другие ионы, вода также выделяется в результате осмоса, что приводит к коллапсу клеток.

Если добыча не смогла освободиться, она продолжает стимулировать внутреннюю поверхность лопастей листа, вызывая рост клеток. В конце концов, края листов смыкаются, полностью закрывая ловушку и формируя «желудок», в котором происходит процесс переваривания. Переваривание катализируется ферментами, которые секретируются железами в лопастях. Переваривание занимает приблизительно 10 дней, после чего от добычи остается только пустая хитиновая оболочка. После этого ловушка открывается и готова к поимке новой добычи. За время жизни ловушки в неё в среднем попадают трое насекомых.

Теории и догадки

Библис (Byblis)

У видов библиса формируются два типа желез. Сначала добыча ловится на волосковидные железки на ножке, липкий прозрачный секрет которых покрывает тело насекомых. Второй тип желез располагается на поверхности листьев - они выделяют пищеварительные соки. Однако в этом соке отсутствуют как ферменты, так и бактерии, в связи с чем до сих пор высказываются новые гипотезы.

Согласно одним теориям - в пищеварении важную роль играют грибы, согласно другим - на растении живут мельчайшие бескрылые насекомые, которые переваривают добычу растения, а затем выделяют питательную жидкость, которую растение может потом переваривать и поглощать. Обычно они прячутся на верхней поверхности листьев, где меньше липких стебельчатых желёзок, но способны мчаться к добыче в любом направлении. Неизвестно, способствуют ли эти клопы опылению или их сожительство с библисами представляет собой род комменсализма, когда один вид кормится остатками пищи другого, не принося ему ни вреда, ни пользы.

Гигантский библис питается насекомыми, улитками, лягушками, иногда попадаются небольшие птицы.

Родом из Австралии.

Избирательна и изобретательна

Росянка (Drósera)

Край и верхняя поверхность листа усажены крупными железистыми волосками, раздражимыми при соприкосновении и выделяющими слизь, служащую для улавливания насекомых. Клейкое вещество, вырабатываемое листьями, содержит алкалоид кониин, оказывающий паралитическое действие на насекомых, и пищеварительные ферменты.

Волоски обнимают насекомое и обволакивают слизью. После этого муха растворяется, и растение всасывает получившуюся кашицу.

Росянка, хоть и растение, но совсем не глупое. Механизм свёртывания листа избирателен и реагирует только на белковую пищу, тогда как случайные воздействия в виде капли воды или упавшего листа не вызывают пищеварительного процесса.

Любопытные факты:

Трава росянки (лат. Herba Droserae), собранная в период цветения, применялась при кашле, в том числе при коклюше. Используется в гомеопатии.

В Италии росянка идет на приготовление ликёра «Rosolio»