Насекомоядные растения из рода Nepenthes демонстрируют потрясающее разнообразие форм и размеров кувшинов, которые представляют собой изощренные ловушки для насекомых. Непентесы можно часто встретить в оранжереях и ботанических садах. Они завораживают нас разнообразием форм, размеров и окраски кувшинов, которые представляют собой сильно видоизмененные листья и служат в основном для ловли мелких животных, в первую очередь членистоногих.
Непентесы, как и другие насекомоядные растения, способны расти на почвах, бедных азотом, фосфором, калием и другими элементами, которые они с лихвой получают при переваривании животных. Яркие кувшины привлекают к себе не только членистоногих, но даже птиц и некоторых мелких млекопитающих сладким нектаром и яркой окраской. Чтобы в ловчий аппарат не попадала дождевая вода, над его входным отверстием приподнят «зонтик», представляющий собой верхнюю лопасть листовой пластинки. Животное, оказавшись на краю кувшина, соскальзывает внутрь и попадает в жидкость, которая выделяется пищеварительными железами на дне кувшина. Эта жидкость не только содержит ферменты и особую микрофауну, но и обладает вязкоупругими свойствами, которые мешают жертве выбраться из ловушки.
Род непентесов включает в себя более 100 видов, встречающихся в основном в тропической Азии. Максимальное разнообразие видов отмечается на островах Борнео (36 видов), Суматре (более 30 видов) и Филиппинах (21 вид). Редкие ландшафты с непентесами в дикой природе мы наблюдаем в туристической программе «Борнео и Ланкави» (Вся Малайзия за 9 дней).
У непентесов известно два механизма ловчего аппарата. Один из них — аквапланирование на влажном верхнем крае кувшина (перистоме). Благодаря специфической микроструктуре перистома капли воды образуют тонкую водную пленку, по которой насекомые соскальзывают внутрь. Но при низкой степени влажности среды перистом может высыхать и тогда становится абсолютно неэффективным для ловли.
Другой ловчий механизм непентесов организован более изощренно. В верхней части внутренней стенки кувшина располагаются железы, секретирующие воск. Восковой налет двухслойный; верхний слой состоит из налегающих друг на друга мельчайших чешуек, или кристаллов, которые легко отрываются от нижнего слоя и прилипают к лапкам членистоногих. В результате нарушается сцепление лапок со стенками кувшина, и животное оказывается на дне.Степень выраженности воскового налета сильно варьирует у разных видов: у одних вся внутренняя поверхность выше уровня жидкости покрыта восковым налетом, у других — только часть поверхности, у третьих восковые чешуйки совсем отсутствуют. Преимущество восковых чешуек заключается в том, что они всегда эффективны независимо от влажности среды.
Биологи из Кембриджского университета (Великобритания), Гарвардского университета (США) и Калифорнийского университета в Беркли тщательно изучили морфологию кувшинов и сравнили морфологические и молекулярные данные. Для этого они использовали филогению, построенную на основании анализа некодирующего участка генома хлоропластов.
Оказалось, что общий предок всех современных непентесов имел относительно маленькие кувшины (не более 135 мм длиной) с развитым восковым слоем и узким перистомом.
Ученые доказали, что приобретение и потеря воскового слоя может происходить быстро в процессе эволюции. Это также подтверждается тем, что у некоторых видов непентесов присутствуют разные типы кувшинов. Например, у N. rafflesiana, N. inermis и N. lowii кувшины, расположенные у земли, имеют развитый восковой слой, а кувшины, растущие на верхушках лиан, лишены его.
Почему у непентесов встречается либо один, либо другой механизм ловчего аппарата? По-видимому, разные механизмы приспособлены для ловли разных типов жертв. Так, для N. rafflesiana показано, что верхние кувшины привлекают в основном летающих насекомых, тогда как в нижние кувшины попадают преимущественно муравьи (Moran, 1996). Кроме того, разные кувшины могут быть эффективны в разное время суток. Кувшины с влажным перистомом больше ловят насекомых в ночное время, когда влажность повышена. Напротив, кувшины с восковым слоем эффективны в любое время суток, но днем они имеют явное преимущество еще и потому, что отсутствует конкуренция с кувшинами другого типа.
Конкуренция за жертву может приводить к тому, что близкородственные виды непентесов имеют кувшины разных типов. Это показал Моран, исследуя шесть видов на острове Борнео. Отсутствие или обилие потенциальных жертв как движущая сила эволюции непентесов может приводить к совершенно удивительным формам питания. Например, высоко в горах в северной части острова Борнео встречается N. rajah. В этих местах не очень много насекомых. Выяснилось, что N. rajah привлекает горных тупай и крыс, которые любят лакомиться нектаром непентесов, слизывая его с нижней стороны зонтика. При этом они испражняются в кувшин, и растение извлекает все необходимые вещества из помета млекопитающих. Строение кувшина вполне отвечает его функции: перистом широкий, но не скользкий, а вся конструкция усилена, чтобы выдержать дополнительный вес (Greenwood et al., 2011).
Таким образом, различия в морфологии ловчего аппарата непентесов отражают различные стратегии ловли их жертв и способов питания. Давление отбора, направленное в основном на максимальное извлечение питательных веществ в разных экологических условиях, оказывается основной движущей силой быстрого видообразования непентесов.
Источники:
Веденина В. Хищное растение непентес для ловли разных жертв использует разные стратегии // http://www. elementry.ru
U. Bauer, C. J. Clemente, T. Renner, W. Federle. Form follows function: morphological diversification and alternative trapping strategies in carnivorous Nepenthes pitcher plants // Journal of Evolutionary Biology. 25.10.2011.
If you enjoyed this article, please consider sharing it!
