Для защиты от животных растения создали семена со сверхпрочной кожурой. Как защищаются растения от поедания животными
Для защиты от животных растения создали семена со сверхпрочной кожурой
| Плоды одного из аннониевых, Annona muricata (фото yakovlev.alexey). |
Перед растениями стоит одна специфическая проблема: как защитить свои семена от поедания и при этом сделать так, чтобы семя могло прорасти. От хищников можно уберечься толстой кожурой, но если увлечься, то можно создать кожуру такой толщины, что через неё не пробьётся прорастающий побег.
Британские исследователи из Оксфордского университета изучали, как растения решают дилемму между защитой и размножением, на примере Mezzettia parviflora из семейства анноновых (к которым относится, например, сметанное дерево). В статье, опубликованной в издании Journal of the Royal Society Interface, они подробно анализируют клеточное строение и механические характеристики этого дерева и его семян.
M. parviflora растёт в окружении самых разных охотников полакомиться его семенами — от жуков-долгоносиков до орангутангов. Исследования показали, что форма и ориентация клеток, формирующая кожуру-броню, защищает их от разрушения любым охотником, будь то долгоносик, белка или обезьяна. Структура семени такова, что у него почти нет слабых мест, и его прочность близка к тому пределу, который уже будет непреодолим для тургорного давления (за счёт него прорастающий побег вскрывает кожуру изнутри). С точки зрения механики, по словам учёных, растение добилось удивительного баланса между твёрдостью, жёсткостью и вязкостью коры семени. Даже если суметь чуть надколоть семя, это не приведёт к увеличению трещины и расколу: клеточная структура защищает его от растрескивания по всем направлениям, вдоль и поперёк.
В то же время, отмечают авторы, орангутанги умудрились найти единственное слабое место в кожуре M. parviflora, через которое при прорастании пробивается побег. При этом обезьянам приходится изрядно напрягать свои челюсти: сила, с которой орангутанг грызёт семена M. parviflora, равна весу примерно шести человек, одновременно вставших на это сверхпрочное семя. Такая сверхпрочность защищает будущий побег от других обезьян (к примеру, гиббонов), у которых нет столь мощных зубов.
Необходимо отметить, что это первое исследование, имеющее целью проследить столь необычную эволюционную «гонку вооружений» между растениями и животными и одновременно оценить механические степени защиты растительных семян от поедания.
Источник: ox.ac.ukanimalworld.com.ua
Исследовательская работа «Способы защиты растений от поедания животными» 6 класс
защита от поедания животными листьев, биология
31 мая 2013 г., 1:11:47 (5 лет назад)
Ряд видов вырабатывает вещества-детерренты (терпены, танины, каучуки, лигнин, целлюлоза, ингибиторы протеолитических ферментов), понижающие перевариваемость и усвояемость съеденного фитофагами корма. Так, танины химически связываются белками и делают содержащие их ткани (например, дубовые листья) трудно перевариваемыми. Имеет значение и несбалансированность веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности (в частности, малое содержание белков и аминокислот). Так, у ряда видов выработались приспособления против низкого стравливания животными, заключающиеся в значительном снижении кормовой ценности их нижних частей. Это ведет к более высокому обкусыванию растений, способствуя их лучшему отрастанию.
Характерное явление отмечено при взаимодействии с фитофагами дуба (Quercus): с повышением концентрации танина в листьях рост гусениц зимней пяденицы замедляется (М. Бигон и др., 1989). Пищевая ценность листьев из-за большого содержания танинов понижается, так как они препятствуют перевариванию белков. Такая химическая защита эффективна против гусениц, но личинки жуков, минирующие дубовые листья, преодолевают ее. Пробуравливая лист, они поедают только его внутренние ткани, избегая наполненных танином частей, расположенных под эпидермисом (Р. Риклефс, 1979).
Семена большинства бобовых тоже содержат вещества, подавляющие действие пищеварительных ферментов насекомых. Например, бобы сои (Glycine) устойчивы к большинству долгоносиков. А личинки большинства зерновок гибнут вскоре после проникновения под семенную кожуру бобов.
У ряда растений (например, берез — Betula, ив — Salix) после нападения фитофагов концентрация защитных веществ повышается, а выделение пораженными особями сигнальных молекул (этилен) усиливает образование веществ, сдерживающих поедание и у тех растений, которые еще не подверглись нападению фитофагов.
Защита растений от поедания животными путем выделения репеллентов. Ряд растений выделяет отпугивающие животных вещества — репелленты. Это соединения по какой-то причине (вкус или чаще запах) неприятные для них. Так, скот на лугу обычно обходит зверобой (Hypericum). Этот эффект может быть сопряжен с токсичностью содержащихся в зверобое веществ. А некоторые ароматические вещества подавляют развитие полезных симбионтов животных (например, в рубце жвачных), чем ослабляют фитофагов.
У растений роль репеллентов играют многочисленные изопреноидные соединения, в частности терпены и эфирные масла. А ядовитые цианогенные гликозиды разлагаются при повреждении ткани с выделением цианистого водорода, что делает их мощными репеллентами. Агентом, отпугивающим травоядных, часто служат танины, поэтому животные иногда поедают только молодые части растений и не трогают старые, содержащие танины и другие репелленты. К другим соединениям, защищающим расте
ния от фитофагов, относят эфирные масла, смолы, алкалоиды, терпены и терпеноиды, причем последние два класса веществ имеют резкие запах и вкус. Показательно, что дикие животные, эволюция которых шла параллельно эволюции ядовитых растений, их не едят, но домашний скот многие ядовитые травы поедает (при этом сесквитерпены для овец смертельны).
biologia.neznaka.ru
защита от поедания животными листьев, русский язык
31 мая 2013 г., 1:11:47 (5 лет назад)
Ряд видов вырабатывает вещества-детерренты (терпены, танины, каучуки, лигнин, целлюлоза, ингибиторы протеолитических ферментов), понижающие перевариваемость и усвояемость съеденного фитофагами корма. Так, танины химически связываются белками и делают содержащие их ткани (например, дубовые листья) трудно перевариваемыми. Имеет значение и несбалансированность веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности (в частности, малое содержание белков и аминокислот). Так, у ряда видов выработались приспособления против низкого стравливания животными, заключающиеся в значительном снижении кормовой ценности их нижних частей. Это ведет к более высокому обкусыванию растений, способствуя их лучшему отрастанию.
Характерное явление отмечено при взаимодействии с фитофагами дуба (Quercus): с повышением концентрации танина в листьях рост гусениц зимней пяденицы замедляется (М. Бигон и др., 1989). Пищевая ценность листьев из-за большого содержания танинов понижается, так как они препятствуют перевариванию белков. Такая химическая защита эффективна против гусениц, но личинки жуков, минирующие дубовые листья, преодолевают ее. Пробуравливая лист, они поедают только его внутренние ткани, избегая наполненных танином частей, расположенных под эпидермисом (Р. Риклефс, 1979).
Семена большинства бобовых тоже содержат вещества, подавляющие действие пищеварительных ферментов насекомых. Например, бобы сои (Glycine) устойчивы к большинству долгоносиков. А личинки большинства зерновок гибнут вскоре после проникновения под семенную кожуру бобов.
У ряда растений (например, берез — Betula, ив — Salix) после нападения фитофагов концентрация защитных веществ повышается, а выделение пораженными особями сигнальных молекул (этилен) усиливает образование веществ, сдерживающих поедание и у тех растений, которые еще не подверглись нападению фитофагов.
Защита растений от поедания животными путем выделения репеллентов. Ряд растений выделяет отпугивающие животных вещества — репелленты. Это соединения по какой-то причине (вкус или чаще запах) неприятные для них. Так, скот на лугу обычно обходит зверобой (Hypericum). Этот эффект может быть сопряжен с токсичностью содержащихся в зверобое веществ. А некоторые ароматические вещества подавляют развитие полезных симбионтов животных (например, в рубце жвачных), чем ослабляют фитофагов.
У растений роль репеллентов играют многочисленные изопреноидные соединения, в частности терпены и эфирные масла. А ядовитые цианогенные гликозиды разлагаются при повреждении ткани с выделением цианистого водорода, что делает их мощными репеллентами. Агентом, отпугивающим травоядных, часто служат танины, поэтому животные иногда поедают только молодые части растений и не трогают старые, содержащие танины и другие репелленты. К другим соединениям, защищающим расте
ния от фитофагов, относят эфирные масла, смолы, алкалоиды, терпены и терпеноиды, причем последние два класса веществ имеют резкие запах и вкус. Показательно, что дикие животные, эволюция которых шла параллельно эволюции ядовитых растений, их не едят, но домашний скот многие ядовитые травы поедает (при этом сесквитерпены для овец смертельны).
russkij-yazyk.neznaka.ru
