Научная статья на тему 'Растения-хищники'

Растения-хищники Текст научной статьи по специальности «Биология»

CC BY
1626
163
Поделиться
Область наук

Текст научной работы на тему «Растения-хищники»

Загадки и Таины запо&е^днои флоры и фауны

Растения-хищники

Г.Г. ЧуеуноВ

старший научный сотрудник Мордовского заповедника, к.б.н.

Самое удивительное явление в мире — фотосинтез — способность растений производить органическое вещество из углекислого газа и воды, используя энергию солнечного света. Однако, для синтеза органики необходимы еще минеральные вещества и соединения азота — одни из важнейших, поскольку азот крайне необходим при образовании белков.

Большинство растений живут в условиях достатка необходимых веществ, однако некоторые приспособились существовать при почти полном отсутствии соединений азота — в водоёмах с чистой водой, содержащей очень мало минеральных веществ и на верховых сфагновых болотах.

Вообще верховые (т.н. олиготрофные) болота — одни из самых уникальных экосистем планеты, характеризующиеся крайне противоречивыми свойствами, и, прежде всего, сохранять органическое вещество от разложения — минерализации. Это обусловлено рядом причин: низкой температурой торфяной толщи (ведь сфагнум — мох, формирующий данный тип болот — прекрасный теплоизоляционный материал), почти полным отсутствием в ней кислорода (раз нет кислорода, значит, в торфе не могут жить бактерии? разлагающие органику), и, наконец, непрекращающейся на самой поверхности торфа борьбы за выживание между различными видами существ, использующих в этой борьбе антибиотики.

Большинство растений решают проблему недостатка минералов, формируя микоризу с грибами. Микориза (буквально «грибокорень») — форма взаимовыгодного сосуществования гриба и растения, в котором гриб, разлагая органику, помогает растению, а растение взамен «делится» с грибом органическим веществом. Однако на Земле существует примерно 630 видов из 19 семейств, которые приспособились к ловле и перевариванию небольших животных, в основном насекомых, таким образом, дополняя нормальное автотрофное питание (фотосинтез) одной из форм гетеротрофного питания.

Как правило, процесс фотосинтеза осуществляется в листьях. У растений-хищников листья видоизменяются в ловчие аппараты пяти основных типов: ловчие листья в форме кувшинов; листья, которые смыкаются в виде капканов; липкие ловушки; засасывающие ловушки; ловушка типа крабовой клешни.

Насекомоядные растения встречаются во всех экосистемах, где могут произрастать цветковые растения — от Арктики до тропиков и от уровня моря

до альпийского пояса гор. Они известны на всех обитаемых континентах, с преимущественным распространением в областях с тёплым, умеренным и тропическим климатом. В пределах средней полосы европейской части России произрастает 7 видов из 4 родов, относящихся к 2 семействам: росянковых (росянка, альдрованда) и пузырчатковых (пузырчатка, жирянка).

Во флоре Республики Мордовия зарегистрировано 5 видов плотоядных растений относящих-

2'") о о

родам 2 семейств. Семейство росянковые (Droseraceae) представлено одним видом росянкой круглолистной (Drosera rotundifolia L.). В семействе пузырчатковые (Lentibulariaceae) 4 вида:

Пузырчатка южная (Utricularia australis R. Br.), п. средняя (U. intermedia Hayne), п. обыкновенная (U. vulgaris L.) и п. малая (U. minor L.).

Наша росянка — небольшое многолетнее растение 10 - 20 см высотой с округлыми листьями около 1 см диаметром на длинных черешках. Вся верхняя сторона и края листа усажены волосками с красной железистой головкой. Головку волоска окруежает капелька густой, липкой, тягучей жидкости похожей на росинку. В состав жидкости входит алкалоид кониин, оказывающий парализующее действие на насекомое. Мелкие насекомые - мушки, комары или муравьи, завидев эти капельки, спешит утолить жажду, но... попадают в такую беду, из которой им живыми уже не выпутаться.

Пленник, пытаясь освободиться из ловушки, мечется и бьется, при этом неизбежно задевая за соседние липкие капли. Все реснички потревоженного листа изгибаются навстречу добыче и скоро обволакивают ее жидкостью с ног до головы. Край листа медленно загибается и покрывает свою, уже мертвую, жертву, которая здесь же начинает перевариваться так же, как переваривается пища в желудке животных. Дело в том, что эта слизь содержит пищеварительные вещества - ферменты, похожие по составу на пищеварительный сок животных и человека. Под действием этих ферментов насекомое разлагается и всасывается все теми же желёзками.

Растение извлекает из пойманных насекомых соли натрия, калия, магния, фосфор и азот, возмещая бедность субстрата.

Через несколько дней лист постепенно раскрывается. Ветер

Непентес Аттенборо (Nepenthes at-tenboroughii A.S. Rob., S. McPherson & V. Heinrich.)

сдувает с него жесткие остатки внешнего хитинового скелета насекомого. На тоненьких ресничках снова выступают прозрачные слезинки. Ловушка готова. Хищник ждет...

Еще Чарльз Дарвин отметил, что падение на лист росянки даже крупных капель дождя не вызывает движений волосков, как не вызывает их упавшие семя, засохший цветок или кусочек коры. Реакция наступает, когда вслед за механическим раздражением листа следует химическое раздражение, вызываемое веществами, диффундирующими из тела пойманного насекомого, то есть, как оказывается, лист росянки не только чувствует груз упавшего на него тела, но и воспринимает его запахи. А о том, насколько поразительно велика чувствительность ресничек росянки, можно судить по тому, что достаточно положить на лист кусочек мясной пищи весом в 0.000822 миллиграмма (восемьсот двадцать две миллиардные грамма!) для того, чтобы заставить реснички немедленно прийти в движение и согнуться в дугу.

Росянка круглолистная растёт у нас только на сфагновых болотах и настолько редко встречается, что включена в Красную книгу республики!

В отличие от росянки виды рода пузырчатка (кстати, в этот род входит от 214 до 227 видов рас-тений-хищников мировой флоры) водные растения, лишенные корней и несущие большее или меньшее количество ловчих бледно-зеленых пузырьков от 2 до 5 мм в диаметре. Каждый пузырёк снабжен отверстием, закрытым открывающимся внутрь клапаном, наружная поверхность которого несет большое количество железок, выделяющих клейкое вещество и сахар, служащие приманкой для мелких животных. Клапан открывается при легчайшем прикосновении, и животное с током воды засасывается внутрь пузырька, вследствие чего мелкие водяные животные, прежде всего, личинки, реже — взрослые мелкие рачки, дафнии, циклопы, мелкие черви и инфузории или любопытные мальки рыб, могут свободно проникать внутрь пузырька, но обратно выйти не могут. По краям пузырька находятся длинные разветвленные чувствительные волоски и несколько жестких щетинок. Внутренняя поверхность пузырька

Непентес Раджа (Nepenthes rajah Hook. f.)

покрыта железистыми волосками, которые выделяют ферменты, переваривающие полоненных животных. Продукты пищеварения поглощаются всасывающими клетками.

В 2011 г. исследователи из Франции и Германии признали пузырчатку самым быстрым хищным растением в мире: жертва втягивается в ловушку меньше чем за миллисекунду!

Весьма примечательными в мире хищных растений являются виды рода кувшинчик, или непентес (Nepenthes). Непентес — единственный род растений семейства Непентовые, включающий в себя около 120 видов. Большинство видов произрастает в тропической Азии, особенно на острове Калимантан (Борнео). На западе его ареал достигает Сейшельских островов и Мадагаскара, а на востоке Новой Гвинеи, Северной Австралии и Новой Каледонии.

Виды рода большей частью кустарниковые или полукустарниковые лианы, произрастающие во влажных местообитаниях. Их длинные тонкие травянистые или слегка одревесневшие стебли взбираются по стволам и крупным ветвям соседних деревьев на десятки метров в высоту.

Наряду с обычными листьями развиты своеобразные кувшинчатые листья. У таких листьев нижняя часть черешка, ближайшая к стеблю, плоская, широкая и зелёная. Она выполняет функцию фотосинтеза. Далее черешок преображается в тоненький длинный усик, обвивающий ветку дерева-хозяина. На его конце, образованном пластинкой листа, висит кувшин для ловли насекомых, несколько напоминающий необычный яркий цветок. У разных видов непентеса кувшины различного размера, формы и расцветки. Их длина варьирует от 2,5 до 30 см, а у некоторых видов может достигать до 50 см. Чаще кувшины окрашены в яркие цвета: красные, матово-белые, расцвеченные пятнистым рисунком или светло-зелёные с пурпуровыми пятнышками. На внешней, более выпуклой стенке кувшина имеется зазубренная оторочка. Верхний его край, загнутый внутрь, покрыт розовыми или лиловыми бороздками, между которыми течет сладкий душистый нектар, выделяемый железистыми нектарниками. Ловчие листья покрыты изнутри мельчайшими восковыми чешуйками, не позволяющими насекомому найти опору, чтобы выбраться из ловушки. Насекомые, привлечённые нектаром и яркой окраской кувшинчика, соскальзывают по гладкому краю ловушки внутрь и тонут в жидкости, которая содержит органические кислоты и пищеварительные ферменты, выделяемые желёзками на дне кувшинчика. Крышечка кувшина предотвращает попадание в кувшин дождевой воды и разбавления пищеварительной среды.

Зачастую кувшины представляют собой небольшие экосистемы: жертвы в свою очередь становятся

приманкой для следующих жертв. Лягушки могут откладывать свои яйца в ловчие кувшины, а летучие мыши даже спят в них.

Очень необычен непентес Раджа, произрастающий только на покрытых травой полянах двух гор на севере Борнео на высоте 1500 - 2600 м, подвергается интенсивному сбору в природе из-за его крупных ловчих кувшинов, вмещающих до литра пищеварительной жидкости и способных переваривать даже крыс, ящериц, лягушек, небольших птиц попавших в него по неосторожности.

Не так давно выяснилось, что крупные непентесы помимо поедания насекомых, также пользуются помётом зверьков тупайя, которые забираются на растение как на унитаз, чтобы полакомиться сладким нектаром. Таким образом, растение образовывает симбиотическую связь с животным, используя его помёт в качестве удобрения.

Виды непентесов, обладающие особенно крупными и красивыми кувшинчиками, в том числе и непентес Раджа, являются объектами браконьерского сбора и потому включены в Конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой уничтожения (CITES — Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora).

ТУ' »

К сожалению, в одной статье невозможно полностью осветить эту примечательнейшую группу растений. Поэтому, о видах родов альдрован-да (Aldrovanda), библис (Byblis), дарлингтония (Darlingtonia), венерина мухоловка (Dionea), жи-

Цветет пузырчатка обыкновенная