Zanimljivo

Da li se biljke bore protiv predatora: naučite o mehanizmima odbrane biljaka

Da li se biljke bore protiv predatora: naučite o mehanizmima odbrane biljaka


Napisala: Tonya Barnett, (autor FRESHCUTKY)

Odbrambeni mehanizmi su automatski odgovor organizma na percepciju prijetnje. Primjeri odbrambenih mehanizama, poput "borbe ili bijega", vrlo su česti kada se raspravlja o sisarima i drugim životinjama u divljini. Međutim, biljni odbrambeni mehanizmi mogu biti i prilično zanimljivi.

Zbog njihove ukorijenjene prirode, možda će biti teško zamisliti koje mjere biljke mogu poduzeti kako bi spriječile vanjske napade. Čovjek se brzo može zapitati: "Kako se biljka brani?" Nastavite čitati naučiti o načinima kako se biljke štite od prijetnji.

Kako se biljke bore protiv grabežljivaca?

Načini na koje se biljke štite uvelike se razlikuju ovisno o lokaciji, uvjetima uzgoja i predatorima kojima biljka može napasti. U većini slučajeva biljna obrana je neophodna kako bi se izbjegla oštećenja, kao i biljke kako bi se osiguralo da se biljka može razmnožavati.

Što se tiče obrambenih mehanizama biljaka, neke biljke su se razvile i prilagodile kako bi se prilagodile pritisku većih stočnih životinja kao što su jeleni. Biljke koje divlje životinje često jedu razvijaju fizičke strukture koje životinji otežavaju konzumiranje biljaka - poput trnja ili bodlji.

Iako se veće životinje mogu odvratiti prisustvom bodlji ili velikih klasova duž duljine stabljika i lišća biljaka, ostalim biljkama mogu biti potrebne specijalizirane strukture. Biljke koje konzumiraju problematični štetočini ili insekti mogu zahtijevati modifikaciju struktura rasta lišća. Neki primjeri toga uključuju lišće s rastom sitnih struktura poput dlaka ili tvrdih i voštanih površina. Te strukture otežavaju insektima pristup i hranjenje lišćem biljke.

Hemijski odbrambeni mehanizmi biljaka takođe su vrlo česti. Proizvodnja toksina u biljkama vrlo je česta kako bi se spriječilo da ih predatori konzumiraju. Druge biljke mogu proizvoditi hemikalije samo kada postoji direktna mogućnost napada. Te hemikalije mogu služiti u različite svrhe, uključujući signalnu opasnost za druge biljke, kao i privlačenje korisnih insekata koji mogu pomoći u preživljavanju biljke.

Bez obzira na metodu, biljke su se prilagodile pritiscima rasta u svojim matičnim regijama. Odabirom biljaka izvornih za vlastite vrtlarske zone možemo pomoći u smanjenju šanse da insekti nanesu štetu u domaćem krajoliku.

Ovaj je članak posljednji put ažuriran

Pročitajte više o Vrtlarskim savjetima i informacijama


Iako biljke nemaju središnji živčani sustav i malo je vjerojatno da mogu osjećati bol na isti način na koji to osjećaju životinje i ljudi, one ne leže skrštenih ruku i gledaju kako njihovo zelenilo nagrizaju gladni stvorovi - štite se. Neke vrste imaju trnje, dok su druge prepune otrova. A neki imaju vrlo zanimljive sposobnosti poput ispuštanja užasnog smrada i presavijanja lišća.

Evo nekoliko primjera biljaka sa čudnim, ali korisnim, odbrambenim mehanizmima:

VIDI TAKOĐE: Bolna nesreća dovodi do otkrića jedine otrovne žabe na svijetu

Mimoza Pudica

Mimoza pudica, takođe poznata i kao osjetljiva biljka, je puzajuća biljka porodice graška, Fabaceae, koja se često uzgaja iz znatiželje - složeni listovi se savijaju prema unutra i ovješavaju se kad ih se dodirne ili protrese, čime se brani od štete. Zbog toga izgledaju mrtvi i samim tim neaktivni. Ponovno se otvaraju nekoliko minuta kasnije.

Vrste kretanja u kojima biljka prolazi nazivaju se seizmonastički, a pokreti se javljaju kada određena područja ćelija izgube turgor pritisak, što je sila koja se na stanični zid primjenjuje vodom unutar ćelijskih vakuola. Dakle, kada je biljka uznemirena, stabljike ispuštaju hemikalije koje tjeraju vodu iz ćelijskih vakuola, što dovodi do gubitka pritiska i ćelijskog kolapsa.

Nije jasno zašto Mimoza pudica razvio je ovu osobinu, ali mnogi naučnici smatraju da biljka koristi sposobnost smanjivanja kao obrambeni mehanizam od biljojeda i opasnih insekata.

Mimoza pudica poznat je i po tome što odaje smrdljiv miris (sličan uobičajenoj tjelesnoj funkciji) kada ljudi poremete njegove korijene.

Kopriva

Foto: brewbooks / Flickr (CC BY-SA 2.0)

Kopriva (Urtica dioica) uzgajaju čekinjasto krzno zvano trihomi, koje su šiljaste strukture koje štite biljku od gladnih grabežljivaca. Trihomi se ponašaju poput hipodermijskih igala čiji se vrhovi otkaču pri dodiru, ubrizgavajući histamin, acetilholin, serotonin i druge hemikalije koje stvaraju peckanje kada ih dodirnu ljudi, životinje ili insekti.

Neke biljke ubrizgavaju čak i otrov u rane nanijete trihomom uzrokujući trajno oštećenje živaca ili smrt.

Glupi štap

Foto: Fayes4Art / Flickr (CC BY 2.0)

Ne nose sve biljke svoju odbranu na površini. "Idioblasti" su ćelije unutar biljke koje čuvaju specijalizovane hemikalije i potrebne su kada je prva linija obrane probijena.

Dieffenbachia, uobičajena sobna biljka, sadrži idioblaste koji ispaljuju bodljikave kristale kalcijum-oksalata u usta grabežljivca, a zatim oslobađaju enzim sličan reptilskom otrovu poznat kao raphides. To može uzrokovati paralizu i gubitak govora, pa otuda i uobičajeni naziv biljke, "glupa trska".

Drvo bagrema Bullhorn

Foto: Feroze Omardeen / Flickr (CC BY 2.0)

Neke biljke unajmljuju plaćenike da rade svoj prljavi posao u procesu poznatom kao komenzalizam. Drveće bagrema bullhorn (Vachellia cornigera) i držite i hranite agresivne mrave. Mravi obitavaju u drveću bodljikavim bodljama ili bodljama i hrane se hranjivim tijelima koje biljka posebno za njih proizvodi.

Mravi će zlobno braniti drveće od svega što im se približi, uključujući životinje, biljke i gljive. Čak im je poznato da otkidaju lišće bilo koje druge biljke koja se previše približi drvetu. U eksperimentima u kojima su istraživači uklanjali kolonije mrava, drveće je uginulo.


17 Potpuno genijalnih načina na koje se biljke štite kada su napadnute

Ne trebaju vam ruke ni noge za borbu protiv neprijatelja.

Životinje imaju nevjerojatne urođene strategije kako da se zaštite kada postoji neposredna opasnost. Na primjer, skunks raspršuje zadah neugodnog mirisa, dikobrazi postavljaju pero i pčele peckaju. Ali šta je sa biljkama? Baš poput sisara i vodozemaca, i oni su živa bića koja su takođe napadnuta. Ali bez ruku ili nogu, biljke moraju postati lukave kada je u pitanju samoodbrana. Zaokružili smo neke od najčudnijih i najgenijalnijih taktika kojima se biljke štite.

Mimoza pudica, poznatija kao osjetljiva biljka, prilično je lukava i kreativna što se tiče zaštite od grabežljivaca. Kada se biljka pomakne na bilo koji način, saviće lišće prema unutra i spustiti se da bi izgledala mrtva i stoga neukusna.

Urtica dioica, ili obična kopriva, vrsta je cvjetnice koju definiraju njeni trichomi, aka peckave dlake. Ove šuplje dlake na lišću i stabljici biljke djeluju poput igala kad se nešto približi.

Nakon dodira, peckave dlake ubrizgavaju histamin i druge hemikalije kako bi izazvale peckanje.

Možda nećete moći vidjeti odbrambene mehanizme dieffenbachia, ili glupi štap, ali oni su tamo. Unutar lišća biljke nalaze se kristali kalcijum oksalata. Kada se oslobode, kristali isporučuju otrovni enzim tzv raphides, koji kada se progutaju mogu prouzročiti sve, od paralize do oštećenja govora.

Ovi simptomi su odakle je sobna biljka dobila svoje zajedničko ime. To je i razlog zašto dieffenbachia urnebesno se naziva jezikom svekrve.

Vachellia cornigeraili Bullhorn Acacia drve agresivne mrave da rade svoj prljavi posao umjesto njih. U ovom odnosu - sjajnom primjeru onoga što je u prirodi poznato kao komenzalizam - obje strane pobjeđuju. Mravi štite drveće od svega što predstavlja prijetnju, a mravi zauzvrat dobivaju i mjesto za život i hranu za jelo.

Biljke mogu komunicirati bez verbalnih znakova. Umjesto da koriste zvuk, oni u zrak emituju hlapljiva organska jedinjenja ili HOS-e kako bi upozorili susjedne biljke da je prijetnja u blizini.

Postoje neke vrste biljaka koje će potražiti pomoć ptica kada se štetočine njima hrane.

U tim scenarijima, biljke će ispuštati HOS, signalizirajući da su napadnute. Kao odgovor, ptice će doći i pojesti štetočine. Još jedna win-win!

Hiljade biljaka - uključujući uobičajenu hranu poput jabuka, špinata i graha limu - otrovne su za druge vrste, osim za ljude.

To je zato što ove biljke proizvode hidrogen-cijanidne spojeve koji se vežu za molekule šećera ili masti postupkom koji se naziva cijanogeneza. Oni ostaju uskladišteni u biljci dok nisu potrebni, tj. Kada ih insekti pokušaju pojesti. U tom trenutku biljke oslobađaju cijanovodonik, zbog čega se insekti guše dok na kraju ne prestanu disati. Priroda je brutalna.

Digitalis purpurea, ili lisičarka, jednako je opasna koliko i lijepa. Živa vegetacija sadrži snažni toksin poznat kao digitoksin. Za ljude i insekte konzumiranje bilo kojeg dijela ove biljke potencijalno može dovesti do zatajenja srca.

Kada su biljke kukuruza napadnute, one "oslobađaju isparljive hemikalije iz svog lišća" koje "služe kao neka vrsta poziva u nevolji ... za privlačenje osa", prema istraživanju američkog Ministarstva poljoprivrede.

Jednom kada ose dobiju poziv, da se tako izrazimo, oni hrle u biljku kukuruza i uklanjaju prijetnju jedući je. Možda ih ne volite, ali ose dobro čine vaše biljke kukuruza.

Postoje određene situacije u kojima se biljke moraju braniti od drugih biljaka da bi preživjele.

Na primjer, kada drvo crni orah osjeti da u blizini počinje rasti druga biljka, on poduzima mjere da novajlija ne ukrade njegove resurse. Kao rezultat, korijeni stabla crnog oraha emitirat će toksin zvan juglone da ubije tog uljeza.

U nastojanju da odbiju štetočine, određene biljke će emitirati tvar zbog koje će njihov okus biti neaktivan.

Iako je pristup suptilan, dovodi do nekih divljih rezultata: istraživači su otkrili da će se, kad se to dogodi, greške pribjeći kanibalizmu.

Lithops, ili šljunčane biljke, iskoristite okolinu kako biste bili sigurni. Budući da ti sukulenti izgledaju poput kamenja, oni se mogu stopiti sa stvarnim kamenjem i izbjeći pobijanje pojedenih. Genije!

Nektar smatrajte poticajem. U osnovi, biljke koriste ovu slatku supstancu kako bi mamile životinje poput pčela i moljaca koje mogu otjerati biljojede.

Zauzvrat, životinje koje oprašuju dobijaju hranjive sastojke. Samo još jedan primjer obostrano korisne situacije oprašivača biljaka.

Baš poput životinja, i neke biljke su smislile kako da se kamufliraju.

Uzmi corydalis hemidicentra, na primjer. Po jednoj studiji objavljenoj u časopisu Trendovi u ekologiji i evoluciji, ova biljka je u stanju da izgleda poput neprivlačnih elemenata u svojoj okolini kako bi izbjegla svoje predatore.

"Različite populacije ove vrste izgledaju različito na različitim mjestima," kaže Dr. Yang Niu Kunming instituta za botaniku i Exeter. Koliko je to cool?

Voštani pokrivač koji osjećate na pustinjskim biljkama ne zadržava samo vlagu. Ovaj sloj je također teško jesti insektima, štiteći biljke od uništavanja.

Zamislite kako grizete ljusku oraha. Zvuči bolno, zar ne? Pa, to je u osnovi ono što insekti doživljavaju kada pokušavaju pojesti lišće na Inga edulis drvo.

Ovi listovi su skloni rastućim gljivicama, koje privlače određene insekte, poput Atta cefaloti (mravi koji rastu gljivama). Ali bube znaju bolje nego da okušaju sreću kvrcajući na lišću obloženom tvrdom ljuskom.

Unutar vaskularnih tkiva određenih biljaka (poput mliječnih mlijeka) nalazi se zamršena mreža kanala sa sokovima od lateksa. Kad su kanali slomljeni - poput, na primjer, kada insekt jede kroz lišće - sok se oslobađa kako bi zarobio sve što pokušava oboriti.

U osnovi, ovaj odbrambeni mehanizam je poput paukove mreže, osim što je napravljen od goo, a ne od svile.

Da otkrijete još neverovatnih tajni o životu svog najboljeg života, kliknite ovdje da nas pratite na Instagramu!


Fizička odbrana

S obzirom na nevjerovatnu fizičku raznolikost biljaka u svijetu, ne čudi da su njihovi mehanizmi fizičke odbrane jednako impresivni i raznoliki. Bodljika, bodlje i bodlje tri su najčešća i najprepoznatljivija oblika fizičke obrane, a iako bi ih mnogi ljudi mogli pogrešiti, oni su izrazito jedinstveni. Trnje je u osnovi naoštreno granje ili grančica, dok su bodlje stvarni izrasline iz epiderme biljke, namjerno dizajnirane kao manje obrambeno oružje od trnja. Konačno, postoje bodlje, koje bi većina ljudi prepoznala iz kaktusa. Ove bodlje se razlikuju od prva dva primjera, jer imaju tendenciju da budu još oštrije, često se stanjuju do točke koja je mikroskopski fina, a mogu biti šire ili veće od bodljika ili bodljikavog trna, jer također pružaju sjenu tijelu biljke.

Sve ove fizičke prilagodbe posebno su prilagođene brojnim stvarima, uključujući sprečavanje uobičajenih većih grabežljivaca da spuštaju ili konzumiraju plodove / cvijeće, dok ujedno na sigurno dočekuju ona neophodna sredstva za raspršivanje sjemena i polena. Razlike u veličini i funkcijama mogu se činiti neznatnima, ali trebalo im je milijune godina da razviju te odvojene osobine, pa je sve svrhovito (iako slučajno, iz mutacijske perspektive).

Neke biljne fizičke obrane teže je uočiti, kako predatorima, tako i ljudima, poput trihoma, koji su u osnovi oštro krzno koje će ostaviti bolan ubod tamo gdje se četka po izloženoj koži. Razlog za ovu nelagodu, uprkos nježnom dodiru, je taj što periferne žlijezde ubrizgavaju tragove toksina i otrova u istu ranu koju je nakostriješeno krzno nanijelo čitav proces može potrajati samo milisekunde.

Neke druge biljke, posebno neke vrste paprati, mogu se zatvoriti pri najmanjem fizičkom kontaktu, stisnuvši se i štiteći lišće, te viseći nisko, kao da umiru ili su bolesne. Zbog toga biljka izgleda manje privlačno, često joj pomaže da izbjegne daljnje grabežanje dok prijetnja ne prođe, kada će ponovo otvoriti svoje lišće i ponovo procvjetati na sunčevoj svjetlosti.

Međutim, ove topične obrane nisu ništa u usporedbi s fizički pokretnom prirodom određenih biljaka mesoždera, kao što su biljka vrča, Drosera ili Venera Flytrap, ali ulazak u te fascinantne i agresivne biljke izvan je dosega ovog članka. Posljednje što ću reći je da su te biljke bilo šta ali bespomoćni i imaju neke od najfascinantnijih adaptacija u prirodnom svijetu.


Predatorske čipke ne zanima hoće li njihov plijen detoksicirati biljnu odbranu ili ne

mehanizam. (eLife, decembar 2019, doi: 10.7554 / eLife.51029). U zadavljenju: Ličinka običnog zelenog čipkarstva (Chrysoperla carnea, zdesna) napada gusjenicu dijamantnog moljca (Plutella xylostella), svjetskog kupusa štetočina. Čipkasti grabežljivci, koji se koriste i kao prirodni antagonisti dijamantnog moljca, sposobni su uspješno detoksicirati biljnu hemijsku odbranu koju konzumiraju sa svojim plijenom. Zasluge: Anna Schroll

Hemijska odbrana biljaka ne utječe samo na rast i razvoj biljojeda, već posredno i na sljedeće potrošače u prehrambenom lancu. Novo istraživanje pokazuje da su biljojedi i njihovi grabežljivci razvili efikasne strategije za borbu sa toksičnim biljnim sekundarnim metabolitima. Gusjenice dijamantnog moljca koriste specifični crijevni enzim kako bi toksične supstance biljaka domaćina učinile bezopasnim. Bez aktivnosti ovog enzima, rast, preživljavanje i reprodukcija su oštećeni. Ipak, predatorske ličinke čipkarica hrane se otrovnim gusjenicama bez ozbiljnih negativnih posljedica, jer imaju svoj mehanizam detoksikacije. Nalazi istraživanja objavljeni su u časopisu eLife.

Da bi se biljka uspješno hranila, biljojedi moraju savladati hemijske supstance koje biljka proizvodi da bi se obranile. Jedna skupina ovih obrambenih spojeva su glukozinolati, koje proizvode sve vrste krstastih povrća, uključujući kupus, brokulu i hren, ali i biljka uzorka Arabidopsis thaliana. Glukozinolati se lako pretvaraju u otrovne izotiocijanate. Neki biljojedi koriste mehanizme za sprečavanje stvaranja izotiocijanata. Među njima je dijamantni moljac Plutella xylostella, glavni poljoprivredni štetnik koji se bavi kupusom i srodnim biljnim vrstama. Ponovljena masovna izbijanja učinila su ovog biljojeda ekonomski važnim štetnikom povrća širom svijeta.

Grupa naučnika sa Odjela za biohemiju na Max Planck institutu za hemijsku ekologiju u Jeni u Njemačkoj i Indijskog instituta za naučno obrazovanje i istraživanje u Puneu u Indiji željela je otkriti je li enzimatska transformacija glukozinolata zapravo mehanizam detoksikacije koji je presudan za rast, opstanak i reprodukciju insekata štetnika. Štoviše, gusjenice dijamantnog moljca dio su prehrambenog lanca jer ih konzumiraju drugi insekti, poput ličinki čipki. Ličinke čipki proždrljivi su grabežljivci koji se hrane raznim vrstama plijena insekata. Iz tog se razloga koriste i kao korisni organizmi u biološkoj kontroli štetočina. Znanstvenici su stoga željeli znati kako će glukozinolati biljojeda utjecati na njihove grabežljivce.

Ruo Sun i Daniel Giddings Vassão pretražuju biljku Arabidopsis za insekte štetočine, gusjenice dijamantnog moljca. Zasluge: Anna Schroll

Prvo, istraživači su pokazali da ličinke dijamantnog moljca koje se hrane biljkama krstašicama proizvode više specifičnog enzima za detoksikaciju. Međutim, larve koje više nisu mogle proizvesti enzim bile su očito oštećene u svom razvoju dok su se hranile biljkama koje su stvarale glukozinolate u lišću: rast im je smanjen, stopa preživljavanja manja i imali su manje proljeća. Hemijska analiza otkrila je da ove gusjenice sadrže velike količine otrovnih izotiocijanata.

Za naučnike je ovo otkriće dokazalo da je enzimska detoksikacija presudna za preživljavanje dijamantnog moljca. Međutim, Daniel Giddings Vassão, vođa grupe na Odjelu za biokemiju koji je vodio studiju sa Sagar Pandit iz partnerskog instituta u Puneu, također ističe da je stvaranje enzima skupo za insekte: "Iako je prisustvo enzima značajno povećava performanse gusjenica, ova korist dolazi s troškovima. Kukci mnogo bolje rade na biljkama bez ikakvih glukozinolata. Ekologija biljne obrane vrlo je složena. Čak i kada je biljojed razvio pametnu kemijsku reakciju za detoksikaciju biljnog odbrambenog spoja, biljka može nastaviti proizvoditi hemijsku zaštitu sve dok detoksikacija iscrpi resurse insekata. "

Znanstvenici su ne samo željeli znati kako se gusjenice dijamantnog moljca nose s odbranom biljaka, već i utječu li biljni odbrambeni spojevi na sljedeći nivo prehrambenog lanca, odnosno predatorske insekte koji se hrane tim gusjenicama. "Mislili smo da bi blokiranje hemijske transformacije glukozinolata u gusjenicama moljaca s dijamantnim moljcima imalo nepovoljan utjecaj na grabežljive čipke. Međutim, na naše iznenađenje, otkrili smo da čipke gotovo nemaju negativnih učinaka kada se hrane takvim gusjenicama", komentirao je Ruo Sun, prvi autor studije.

Hrani li se ličinke čipkarica gusjenicama koje mogu detoksificirati glukozinolate ili gusjenicama koje sadrže visoko otrovne izotiocijanate, jedva da ima razlike: Ličinke čipkarica rastu malo sporije kada se u potpunosti hrane otrovnim gusjenicama, međutim, to nema nikakvog utjecaja na njihovu kondiciju i ima ne mijenjaju svoj izbor plijena. Daljnja ispitivanja otkrila su da ličinke čipkarica također mogu učiniti izotiocijanate bezopasnima, iako koriste drugačiji mehanizam detoksikacije od ličinki dijamantnog moljca.

Rezultati su također zanimljivi u pogledu mogućih strategija za borbu protiv ovog ekonomski važnog štetnika, prema Jonathanu Gershenzonu, direktoru Odjela za biokemiju: "Naše istraživanje pokazuje da sposobnost dijamantnog moljca da preživi i uspješno se razvija na sadržaju glukozinolata. biljke ovisi o njegovoj sposobnosti da kemijski metabolizira ove obrambene snage. U međuvremenu, uobičajeni zeleni čipkar, generalni grabežljivac dijamantnog moljca, također metabolizira glukozinolate, ali na drugačiji način. Budući napori na suzbijanju dijamantnog moljca mogli bi stoga upotrijebiti integriranu strategiju suzbijanja štetočina : ometanje detoksikacije dijamantnog moljca dok istovremeno raspoređuje grabežljivce, poput čipkarica, na koje to ne utječe čak i ako biljojedu nedostaje sistem za detoksikaciju. "


Pogledajte video: Kako SEME Postaje Biljka? Mikrobiološki preparat za RAST BILJKE!