Плотоядные растения

Авторы публикации

Рубрика

Экология

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 19 (117), Май ‘23

Дата публикации 18.05.2023

Поделиться

В статье приводятся первые упоминания о хищниках растительного мира, краткая история их изучения, содержится характеристика некоторых особо интересных представителей, освещаются особенности их жизнедеятельности, среда обитания, механизмы захвата жертв, указаны также рекомендации по уходу, содержанию в домашних условиях.

Самое первое точное ботаническое описание насекомоядного растения было сделано английским натуралистом Джоном Эллисом. В письме к Карлу Линнею в 1769 году он впервые предположил, что пойманные венериной мухоловкой насекомые служат для неё пищей. Впоследствии его теорию развил и аргументировал немецкий врач А. В. Рот, описав движения листьев росянки, совершаемые для ловли насекомых. Сам термин «плотоядные растения» был впервые употреблён в работе У. Бартрама по отношению к растениям рода Саррацения. Но всё же наибольший вклад в изучение растений-хищников внёс Чарльз Дарвин своей исследовательской работой «Насекомоядные растения». Начав наблюдения за росянками ещё в 1860 г., Дарвин поставил ряд лабораторных опытов, изучая специфику переваривания пищи, хватательных движений, чувствительности к прикосновениям [4]. Учёный был настолько заинтересован этими удивительными растениями, что однажды в письме к Лайелю напишет: «В настоящее время Drosera (Росянка) интересует меня больше, чем происхождение всех видов на свете». И по сей день фундаментальная работа Чарльза Дарвина выстраивает основу для новых исследований в области изучения хищников растительного мира.

Насекомоядные (плотоядные, хищные) растения – представители около 630 видов 19 семейств отдела Покрытосеменных (Цветковых) царства Растений. Среди них семейство Непентовые (Nepenthaceae), Росянковые (Droseraceae) и Пузырчатковые (Lentibulariaceae) [6]. Что примечательно, различные группы насекомоядных растений, внешне схожие, с одними и теми же стратегиями для ловли, развились в ходе эволюции независимо друг от друга и имеют совершенно разных эволюционных предков.

Самым крупным из растений-хищников можно считать Непентес, побеги которого достигают до 15 м в длину. В его ловушки попадают не только насекомые, но и улитки, лягушки, ящерицы и даже мелкие грызуны, птицы. Самым же мелким считается растение Генлисея, привлекающее своих жертв (простейших и других микроскопических организмов) специализированными листьями (ризофиллами), растущими под землёй и очень похожими на корни.

Насекомоядные растения в основном представлены многолетними травянистыми растениями, иногда небольшими кустарниками, полукустарниками, корневая система которых либо слабо развита, либо вовсе отсутствует.

Они являются миксотрофами, т. е. имеют смешанный тип питания – автотрофное посредством фотосинтеза и гетеротрофное ловлей насекомых. В неблагоприятных условиях верховых (олиготрофных) сфагновых болот эти растения приспособились к крайне низкому содержанию минеральных веществ, почти полному отсутствию азота, так необходимого для образования белков в процессе фотосинтеза.

У растений-хищников листья видоизменяются в ловчие аппараты: в форме кувшинов, в виде капканов, липких ловушек, засасывающих ловушек, ловушек по типу крабовой клешни [8]. По механизму ловли их можно условно разделить на активно ловящих и пассивно ловящих.

Растения-хищники встречаются на всех континентах, в различных погодных условиях от Арктики до тропиков, на разных высотах от уровня моря до Альпийских гор, но наиболее распространены в областях с тёплым, умеренным, тропическим климатом [8]. На территории нашей страны и ближнего зарубежья встречаются 18 видов плотоядных растений из семейств Росянковые и Пузырчатковые [6].

Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) – небольшое насекомоядное растение семейства Росянковые, имеющее 4-7 листьев с двойными листовыми пластинами на концах, формирующими ловушку [7]. Внутренняя поверхность пластин содержит красный пигмент, а края, окаймлённые жёсткими щетинками-ресничками, выделяют слизь для привлечения насекомых. На каждой доле имеются по три волоска, раздражение которых насекомыми приводит ловушку в действие.

Росянка (Drosera) – небольшое насекомоядное растение семейства Росянковые с собранными в розетку ловчими листьями, покрытыми многочисленными волосками с капельками клейкой жидкости на конце [7].

Насекомое, привлечённое сладким нектаром, в попытках освободиться неизбежно задевает соседние капельки и под действием алкалоида кониина парализуется. Волоски, изгибаясь к центру, полностью облепляют жертву клейким веществом, а затем постепенно перемещают на середину листа к пищеварительным ворсинкам. Под действием ферментов насекомое разлагается и необходимые растению вещества всасываются через железы. По истечению нескольких дней лист постепенно раскрывается, готовясь к поимке новой жертвы.

Достаточно легкого прикосновения, чтобы все волоски ловчего листа пришли в движение, но как заметил в своих исследованиях Чарльз Дарвин хищные растения не реагируют ни на капли дождя, ни на упавшие в ловушку ветки, листья, ни даже на мёртвых насекомых. Реакция запускается, когда за механическим раздражением следует химическое, вызываемое веществами, диффундирующими из тела пойманного насекомого. Чувствительность ловчего аппарата росянки настолько высока, что достаточно упавшего кусочка мяса весом всего в 0,000822 мг, чтобы волоски пришли в движения и согнули лист в дугу [8].

Жирянка (Pinguicula) – небольшое насекомоядное растение семейства Пузырчатковые с мясистыми зелёными цельнокрайними листьями, покрытыми железистыми волосками с каплями клейкой жидкости [1].

Непентес (Nepenthes) – насекомоядное растение семейства Непентовые, представляющее собой кустарниковую или полукустарниковую лиану с ловчими кувшинчатыми листьями от 2,5 до 50 см в длину. Взбираясь по деревьям на десятки метров в высоту, Непентес привлекает насекомых и мелких животных своей яркой расцветкой, а также сладким душистым нектаром, выделяемым железами на краях кувшинок [3]. Мельчайшие восковые чешуйки внутри ловушки не позволяют пойманной жертве найти опору и выбраться, насекомые тонут в жидкости, состоящей из органических кислот и пищеварительных ферментов, и постепенно перевариваются. Крышечка кувшина предотвращает разбавление пищеварительной среды дождевой водой [8]. В некоторых случаях она служит инструментом для ловли. Насекомые, забравшиеся под крышечку во время ливня, падают, как только по ней ударяют капли [7].

Некоторые виды в ходе эволюции наряду с ловлей членистоногих обрели способность извлекать питательные вещества из опавших листьев, попавших в ловчий кувшин. Также многие крупные непентесы используют помёт зверьков тупайя в качестве удобрения, состоя в симбиотической связи с животным (тупайя поедают сладкий нектар, используют растение в качестве отхожего места) [8]. А такой вид как Nepenthes Pudica в условиях конкуренции с другими видами растений-хищников переместила собственные кувшинчики под землю.

Зачастую кувшины Непентеса представляют собой небольшие экосистемы. Некоторые лягушки приспособились к неблагоприятной среде внутри кувшинов и даже стали использовать её в свою пользу – откладывать икру в жидкости ловушек. Таким образом, лягушки обеспечивают защиту своему потомству, а Непентес получает себе в пищу тех, кто намеревался полакомиться икрой. Эта добыча в свою очередь становятся приманкой для последующих жертв [8].

Саррацения (Sarracenia) – насекомоядное растение семейства Саррацениевые с ловушками-листьями в виде трубок с расширением в верхней части, прикрытым небольшой крышкой-капюшоном [5]. Некоторые птицы стали использовать Саррацению в качестве источника пропитания, вылавливая насекомых из ловушек, а некоторые и вовсе стали селиться в них.

Дарлингтония (Darlingtonia) – насекомоядное растение семейства Саррацениевые, листья-ловушки которого очень схожи с капюшоном кобры, а своеобразные выросты на них напоминают раздвоенный змеиный язык. От других насекомоядных Дарлингтония отличается тем, что практически не вырабатывает собственных пищеварительных ферментов, в переваривании ей помогает целое сообщество микроорганизмов, живущих внутри её ловчего аппарата. Вырабатываемые бактериями вещества способствуют низкому поверхностному натяжению пищеварительной жидкости, что помогает в поимке и удержании таких насекомых, которые привыкли жить на поверхности воды, например, водомерок [2].

Библис (Byblis) – насекомоядное растение семейства Библисовые с круглыми в поперечном сечении листьями, покрытыми как и стебель множеством липких волосков.

Пузырчатка (Utricularia) – насекомоядное водное растение семейства Пузырчатковые, с свободно плавающим нитевидным стеблем, лишенное корней, с ловчими бледно-зелёными пузырьками диаметром от 2 до 5 мм. Каждый пузырёк снабжен клапаном с железами, выделяющими клейкое сладкое вещество [7]. При малейшем движении клапан открывается и мелкие водяные животные, насекомые (личинки, взрослые мелкие рачки, дафнии, циклопы, мелкие черви, инфузории, мальки рыб), засасываясь с током воды, свободно проникают внутрь пузырька [1]. Клапан закрывается и попавшие в западню животные под действием ферментов перевариваются.

Альдрованда (Aldrovanda) – небольшое насекомоядное водное растение семейства Росянковые, с свободно плавающим нитевидным стеблем, лишенное корней, с листьями, снабженными складывающимися двустворчатыми пластинками на конце [1].

Генлисея (Genlisea) – насекомоядное растение семейства Пузырчатковые, использующее видоизменённые подземные листья-штопоры для привлечения, поимки и переваривания различных простейших.

Виды многих насекомоядных растений становятся объектами браконьерства. Этому способствует сокращение их мест обитания из-за человеческой деятельности, в том числе осушение почв для сельскохозяйственные нужд, выпас скота, занесение заносных растений. «Хищники», находящиеся в опасности из-за сбора их для торговли, занесены в Красную книгу и включены в Конвенцию о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (CITES — Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora) [8].

Растения-хищники могут быть полезны в домашних условиях не только уничтожением насекомых и декоративными свойствами, но и в медицинских целях. Например, препараты из росянки обладают отхаркивающим свойством, применяются при кашле и простуде, а также в качестве мочегонного, бактерицидного, спазмолитического и жаропонижающего средства. Плумбангин, содержащийся в росянке, является одним из лучших антибиотиков, может уничтожать палочку, вызывающую коклюш, защищать от грибов патогенного характера. А жирянка издавна применялась в народной медицине для снижения количества тяжёлых состояний при астме. Народы Северной Скандинавии добавляют её ферменты в молоко для получения тягучей массы, называемой тетмиелк, их излюбленным блюдом [1].

К сожалению, то, что помогло плотоядным растениям адаптироваться к неблагоприятным условиям и более того, процветать в них, и сделало их очень чувствительными к переменам внешней среды. Хищники утратили способность к поглощению минеральных веществ, их корневая система практически атрофировалась, обычная почва и вода для них смертельны. Поэтому для выращивания насекомоядных растений у себя дома требуются особые условия.

Эти тропические растения очень любят яркое освещение, но не терпят прямые солнечные лучи. Для содержания подойдет комнатная температура, но главное, без резких колебаний. Субстрат можно сделать на основе верхового кислого сфагнового торфа, песка, перлита, с пониженным содержанием органики. Грунт должен быть рыхлым, воздухопроницаемым, лёгким, удерживающим влагу, иметь кислый pH, а полив должен осуществляться через поддон дистиллированной или дождевой водой (постоянный доступ к влаге, поддержание влажности воздуха). Некоторые виды нуждаются в зимовке.

Таким образом, при должном уходе хищные растения смогут порадовать вас своей экзотической внешностью, захватывающим процессом ловли насекомых. Это в свою очередь, внесёт свою лепту в сохранение этих растений, защиту от вымирания на ряду с размножением и выращиванием их в ботанических садах, питомниках.

Список литературы

  1. Александрова В. Д. Растения-хищники. – Ленинград: Детская литература, 1972. – 46 с.
  2. Армитидж Д. Бактерии облегчают удержание добычи растениям-кувшинам Darlingtonia Californica. // Biology Letters. – 2016. – № 11. – С. 32-36.
  3. Чугунов Г. Г. Загадки и тайны заповедной флоры и фауны. Растения-хищники. // Мордовский заповедник. – 2012. – № 12. – С. 32-34.
  4. Вент Ф. В мире растений. – М.: Мир, 1972. – 149-150 с.
  5. Резник Н. Л. Земля и её обитатели. Хищные растения на охоте и ловле. // Химия и жизнь. – 2016. – №1. – С. 42-45.
  6. Дарвин Ч. Насекомоядные растения. – М.: В. П. Племянникова, 1876. – 564 с.
  7. Джаффе К. Плотоядность кувшинных растений рода Heliamphora (Sarraceniaceae). / К. Джаффе [и др]. // New Phytologist Foundation. – 1992. – № 4. – С. 733-744.
  8. Маккалистер Р. Всё о «растениях хищниках». – СПБ: Кристалл, 2006. – 128 с.
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 5 дней до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary