Комахи й рослини. Речовини, вироблювані рослинами для відлякування комах

Ви перебуваєте: Комахи й рослини

Залучаючи ряд комахозапильників, рослини в той же час страждають від того, що багато комах, особливо на стадії личинки, або гусениці, на них годуються, поїдаючи по більшій частині їх листи. По щастю, до бджіл це майже не ставиться; вони тільки збирають із рослин нектар і пилок і лише іноді руйнують деревину. Для захисту від комах рослини мають у своєму розпорядженні широкий набір 'вторинних метаболітів', які роблять їх для комах неприємними. Під вторинними метаболітами розуміють різні речовини рослинного походження, що не відіграють ніякої ролі в первинних метаболических процесах, таких, як подих або синтез окремих клітинних компонентів. Ми робимо цей висновок про відсутність у них якої-небудь ролі в первинних метаболических процесах на підставі того, що жодне з таких специфічних речовин не властиво всім рослинам або хоча б більшості видів. Часто даний вторинний метаболіт зустрічається тільки в якого-небудь одного сімейства, а іноді навіть в одного виду або різновиду. Існують тисячі вторинних метаболітів; число їх настільки велике, що поки ще далеко не всі вони нам відомі, і багато хіміківрорганіки витрачають увесь свій час на ідентифікацію 'нових' з'єднань цієї групи. Біологи протягом багатьох лет будували здогаду про роль цих речовин. Тепер, очевидно, можна сказати із упевненістю, що вторинні метаболіти утворюють захисну систему, використовувану рослинами проти комах і патогенов, а іноді й проти інших рослин

Як могла виникнути така захисна система? Швидше за все випадковим шляхом. Уявимо собі, що в даного рослини відбулася мутація, що торкнулася той або інший метаболический шлях, у результаті чого в рослині почався утвір якогось нового з'єднання. Якщо це з'єднання виявилося отрутним або неприємним для шкідників, то шанси на виживання в такої рослини, природно, підвищилися в порівнянні з його 'більш смачними' родичами; поїдати в першу чергу будуть, звичайно, їх. Відповідно збільшилися й шанси на те, що ген, що контролює синтез цього з'єднання, буде переданий наступному поколінню рослин. Якби така зміна відбулася у всіх рослин, то комахам стало б нема чим годуватися. Однак комахи теж мають надзвичайно сильну мінливість. Випадкова мутація може зробити комаха толерантною до отрути, і воно одержить можливість харчуватися тим, що для інших непридатне; тому воно виживе й буде процвітати в умовах, несприятливих для інших особин того ж виду. У результаті мутантна комаха передасть свій ген стійкості більшому числу особин у наступнім поколінні. Наслідком цього буде паралельна еволюція, у яку утягуються, як ми вже відзначали вище, не окремі особини, а цілі популяції рослин і комах, що змінюються спільно.

Речовини, що служать рослинам для захисту від комах, дуже різноманітні. Серед них є отрутні, здатні вбити будь-яка тварина, яка здумає покуштувати така рослина; тому тварини, позбавлені відповідного протиотрути, звичайно відчувають небезпеку й уникають отрутних рослин, не їдять їх. Інша група речовин надає рослинам неприємний смак, що також відлякує растительноядных тварин, так що іноді вони навіть і не доторкаються до подібних 'несмачним' рослинам. Імовірно, саме цю роль відіграють у рослин численні изопреноидные з'єднання, зокрема терпени й ефірні масла (мал. 15.3). Для будь-якої тварину, очевидно, токсичні присутні в рослинах алкалоїди, цианогенные гликозиды й деякі 'незвичайні' амінокислоти. Цианогенные гликозиды розкладають при ушкодженні тканини з виділенням ціаністого водню, що робить їх дуже потужними репелентами. Токсичні амінокислоти, що присутствующие в насіннях тропічних представників сімейства бобових, викликають летальний ефект, мабуть, внаслідок того, що вони включаються в синтезовані організмом білки замість нормальних амінокислот. Комахи, які можуть без шкоди для себе годуватися на рослинах, що містять яке-небудь отрутне з'єднання, мають здатність або руйнувати це з'єднання, або зв'язувати його хімічно й таким шляхом переводити в неактивну форму. Ще один спосіб уникнути небезпеки отруєння виявляється в зерновки (сем. Bruchidae), стійкої до токсичної амінокислоти канаванину. Ця комаха харчується насіннями Dio-dea megacarpa, у яких утримується 8% канаванина, а тим часом, як відомо, навіть 0,25% канаванина досить для летальної дії. Причина такої стійкості полягає в цьому випадку в тому, що наявна в комахи аргинилитрнкисинтетаза має здатність відрізняти аргінін від канаванина й вибирати '.правильну' амінокислоту

Наступним кроком на цьому шляху можна вважати таку ситуацію, коли речовина, токсичне для всіх інших комах, не просто знешкоджується в організмі виду, що адаптувався до нього, але стає для цього виду аттрактантом; особини такого виду виявляються звичайно тільки на рослині, що містить дане речовину, і не зустрічаються більше ніде (мал. 15.2). Так гусениці Раpiliоajax годуються лише на листах деяких зонтичн ефірні масла, що містять певні, головним чином метилхавикол і терпен карвон (див. мал. 15.3). Тільки в присутності цих речовин гусениці приступають до годівлі; вони поїдають навіть фільтрувальний папір, змочену чистим карвоном.

Природно, виникає питання: чи виграють що-небудь у свою чергу ті отрутні рослини, до яких комаха адаптується? Виявляється, в інших випадках виграють. Комахи, які годуються на них без шкоди для себе, накопичують у своєму організмі рослинна отруту й здобувають у результаті цього сильний захід, отпугивающий не тільки ворогів цих комах, але й інших растительноядных тварин. Ця обставина породжує досить гарний симбіоз між такими рослинами й комахами

Як відомо, рослинами харчуються не тільки комахи. Існує велике число растительноядных ссавців, і якби вони поїдали отрутні рослини, те навряд чи в них було б багато шансів вижити. Вони уникають таких рослин, сприймаючи відповідний смаковий сигнал; іншими словами, отрутні рослини видадуться їм несмачними й тому відкидаються. Звичайно, ми відрізняємо лише те, що несмачно для нас, і не можемо бути впевнені в тому, що таким же воно здасться, наприклад, корові. Однак замічене, що рослини, які видадуться нам гіркими, і рослини, що відкидаються тваринами ( у тому числі й домашньою худобою), досить добре збігаються. Гіркота, очевидно, відлякує всіх. Важливим фактором, що визначають вибір їжі в диких тварин, можна вважати також терпкість, або в'язкий смак, обумовлений присутністю таннинов (див. мал. 15.3): тварини віддають перевагу звичайно рослинам, що взагалі не містять таннинов або з дуже малим їхнім змістом. Більшість гірких або терпких речовин дійсно токсичні, хоча в окремих видів тварин і можуть існувати механізми, що забезпечують їхнє знешкодження. У раціон горили входить усього лише кілька видів рослин, причому є відомості, що всі ці рослини - гіркі. Горили, однак, звикли до них і віддають перевагу саме їм, подібно тому як ми, наприклад, звикаємо до слабкої гіркоти чаю, пива, різної зелені або наших кулінарних приправ. У той же час солодкий смак або солодкий захід напроти звичайно залучають тварин. Речовини з такими властивостями, імовірно, відіграють певну роль у різного роду взаємодіях між рослинами й тваринами, наприклад у поширенні насінь тваринами, що поїдають соковиті плоди