Швидкі рухи рослин. Комахоїдні рослини

Ви перебуваєте: Швидкі рухи рослин

Багато комахоїдних рослин зустрічаються в болотистих районах з низьким змістом азоту в ґрунті. Ці рослини задовольняють частина своєї потреби в азоті, уловлюючи комах листами й переварюючи потім видобуток. Ця інверсія більш звичайних відносин між тваринами й рослинами інтригувала багатьох дослідників, у тому числі Чарлза Дарвіна. Проведені ним прості досвіди показали, як доброчинна для комахоїдних рослин м'ясна дієта (табл. 13.1).

Дарвін досліджував по суті всі аспекти поведінки цих дивних рослин, починаючи від їхніх методів захоплення видобутку до хімічних особливостей процесу її переварювання. Його дотепні досвіди, ретельно зібрані дані й блискучі умовиводи повинні захоплювати всіх біологів. Деякі з його книг зазначені в бібліографії наприкінці цієї глави.

Комахоїдні рослини, виявлені серед грибів і в шести сімействах покрытосеменных, можуть використовувати пасивний ( на зразок липкого паперу) або активний механізм лову комах (мал. 13.5). Пасивні пастки звичайно чашеобразные й глибокі. Комасі, яка влетіла або заповзло в одну з них, важко вибратися так швидко, щоб уникнути ушкодження кислим секретом і не бути вбитим травними ферментами, що втримуються в ньому. У таких пастках поверхня аркуша покрита слизуватою речовиною, обездвиживающим комаха. Такі речовини, головним чином вуглеводи, синтезуються залізистими клітками на поверхні аркуша й виводяться із клітки секреторними пухирцями диктиосом. Деякі комахоїдні рослини, наприклад росичка (Drosera), використовують як 'липкий папір', так і активний механізм лову: комахи, що потрапили в клейкий секрет, б'ють ніжками й крилами, дратуючи в такий спосіб сенсорні клітки волосків, що перебувають поблизу.

Ці волоски охоплюють комаха й приводять його в контакт із залізистими клітками, що виділяють сильні кислоти й гидролитические ферменти. Руху пастки порівняно повільний

у рослин з комбінованим пасивно-активним механізмом лову комах і значно швидше в таких рослин, як венерина мухоловка (Dionaea), яка при лові комах покладається винятково на рухи пастки

Пастка в Dionaea складається з аркуша, що утворює дві лопати з рядом волосків по краю й трьома триггерными волосками, розташованими на верхній поверхні у вигляді трикутника (мал. 13.6). Механічне подразнення одного із триггерных волосків викликає один-єдиний потенціал дії, який поширюється по клітках волоска й лопати, збуджуючи в результаті клітки лопати, зміна обсягу яких викликає її рух.

Для закривання пастки необхідні два послідовні потенціали дії або навіть більше, якщо інтервал між двома потенціалами більше 15 с. Ця умова (подібно необхідності ряду послідовних днів для фотоперіодичної індукції) припускає наявність примітивного типу 'пам'яті'. Рослина ще 'пам'ятає' перший потенціал дії, якщо другий іде за першим досить швидко, але цей 'слід пам'яті' незабаром стирається. Очевидно, один потенціал дії приводить до збільшення кількості якоїсь речовини, що контролює рух. Рівень цієї речовини, яка згодом повинне руйнуватися, після одного подразнення усе ще залишається підпороговим. Але якщо другий потенціал дії прийде раніше, чим цей рівень суттєво знизиться, концентрація речовини перевищить поріг порушення й відбудеться реакція

Рух пастки відбувається надзвичайно швидко, як і повинне бути для того, щоб можна було піймати комаха. Увесь процес, включаючи перетворення стимулу, передачу сигналу й закривання пастки, завершується менше ніж через 0,1 з послу достатнього подразнення. Закривання пастки в Dionaea, так само як і в никтинастических рослин, контролюється змінами обсягу ключових моторних кліток; однак не ясно, відіграють чи ДО+, З1- або інші неорганічні іони значну роль у регуляції їх тургору

Дворазове подразнення не веде до повного закриття пастки. Тому дуже дрібні комахи можуть виповзти між волосками й урятуватися. Але якщо комаха зачіпає сенсорний волосок, те щораз збуджується новий потенціал дії, пастка закривається щільніше й стимулюється секреція кислот і травних ферментів залізистими волосками на верхній поверхні аркуша. Таким чином комаха, що пручається, прискорює свою власну загибель

Пастка в Dionaea залишається закритої доти, поки все тіло комахи, крім його кістяка, не буде переварено; якщо комаха велика, це може тривати тиждень і більше. Якщо ж пастка закрилася в результаті подразнення якимсь нехарчовим об'єктом (не комахам) або короткочасного механічного впливу, вона може знову відкритися вже через кілька годин. Таким чином, як уклав Дарвін, самі продукти переварювання тримають пастку закритої. Коли їжа перевариться й пастка знову відкриється, листи знову виявляться в горизонтальнім положенні, оптимальному для фотосинтезу. Таким чином, під час відсутності м'ясної їжі рослина вертається до автотрофного, фотосинтетичному харчуванню