Насекомоядные растения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Полифилетическая группа растений
Drosera anglica ne2.jpg
Росянка английская (Drosera anglica) поймала в ловушку трёх голубых стрекоз (Enallagma cyathigerum)
Название

Хищные растения

Статус названия

не определён

Родительский таксон

Царство Растения (Plantae)

Представители
Изображения на Викискладе Изображения на Викискладе
Drosera capensis Luc Viatour.jpg
Drosera regia, один из видов росянки

Насекомоя́дные расте́ния (используются также термины хи́щные растения и плотоя́дные растения) — собирательное название около 630 видов растений из 19 семейств[1], которые приспособились к ловле и перевариванию небольших животных, в основном насекомых[1]. Таким образом они дополняют свое нормальное автотрофное питание (фотосинтез) одной из форм гетеротрофного питания. В результате насекомоядные растения менее зависят от почвенного неорганического азота, необходимого для синтеза их собственных белков.

Насекомоядные — преимущественно многолетние травянистые растения, встречающиеся во всех частях света. На территории СНГ встречаются 18 видов из четырёх родов, относящихся к двум семействам, росянковых и пузырчатковых.

Считается, что истинные насекомоядные растения эволюционировали независимо друг от друга в пяти различных группах цветковых растений[2][3].

Исторические сведения и изучение[править | править вики-текст]

Насекомоядные растения стали известны в XVIII столетии[4]. Первое точное ботаническое описание венериной мухоловки (Dionaea muscipula) было сделано английским натуралистом Джоном Эллисом в письме к Карлу Линнею в 1769 году. В этом письме Эллис впервые предположил, что пойманные насекомые служат пищей для растений[4].

В 1782 году немецкий врач А. В. Рот описал своеобразные движения, совершаемые листьями росянки для ловли насекомых, и развил мысль Эллиса, что пойманные беспозвоночные являются источником пищи для таких растений.

Meal worm in venus fly trap.jpg

В 1791 году У. Бартрам в книге о своих путешествиях по штатам Северной Америки описал растения рода Sarracenia, имевшие листья-кувшинчики для ловли насекомых. Он же впервые употребил термин «плотоядные растения»[4].

В начале XIX века был описан ряд новых родов и видов, относящихся к данной группе растений. Так, Кортальс в 1835 году описал явление насекомоядности у растений рода Непентес (Nepenthes)[5].

Вскоре появились работы, посвящённые глубокому изучению особенностей подобных растений. В 1861 году Оже де Ляссю описал чувствительность к прикосновениям и движения листьев растений рода Альдрованда (Aldrovanda). В 1868 году американский учёный Уильям Кэнби[es] впервые указал на пищеварительные свойства сока, выделяемого железами на листьях венериной мухоловки.

Следующим этапом в изучении насекомоядных растений стала исследовательская работа Чарльза Дарвина, начатая с наблюдений за росянками в 1860 году[6]. Тогда же Дарвин поставил ряд лабораторных опытов, переросших в исследование. Он изучал «вкусы» растений и составлял «меню». Дарвина привлекла способность растений переваривать пищу, их хватательные движения, высокая чувствительность к прикосновениям — то есть свойства, схожие с таковыми у животных. Впоследствии эти опыты стали серьёзной научной работой, вобравшей в себя множество уникальных наблюдений и смелых, но разумных выводов.

Эта работа так захватила Дарвина, что в письме к Лайелю он пишет:

В настоящее время Drosera интересует меня больше, чем происхождение всех видов на свете[4].

Дарвин долгое время не решался опубликовать результаты своих исследований. Лишь через 15 лет, когда они были дополнены другими исследователями, он издал книгу «Insectivorous Plants» (1875)[6]. Второе издание «Насекомоядных растений» с большими дополнениями, написанными его сыном, вышло после смерти Дарвина, в 1888 году[4].

Работа Чарльза Дарвина стала переломным пунктом в исследованиях насекомоядных растений. Как пишет К. Гёбель (1893),

<…> едва ли какой-нибудь другой отдел ботаники в новейшее время привлекал к себе внимание более широких кругов, чем так называемые насекомоядные растения. Причиною этого была в особенности обширная работа Дарвина, давшая толчок к появлению многочисленных других работ[4].

Однако эта работа не сразу нашла признание среди учёных своего времени и подверглась жестокой критике, в большинстве случаев из-за их принципиальных расхождений с новой эволюционной теорией Дарвина. Директор Петербургского ботанического сада Регель (1879) выразил мнение, что утверждение Дарвина о существовании в природе насекомоядных растений принадлежит к числу теорий,

над которыми всякий здравомыслящий ботаник и естествоиспытатель просто смеялся бы, если бы оно не исходило от прославленного Дарвина. Мы надеемся, что холодный разум (der kuhle Verstand) и основательное наблюдение наших немецких исследователей скоро забросят эту теорию, подобно теориям первичного зарождения, партеногенеза, чередования поколений и т. п., в ящик научного хлама, который сами бывшие последователи таких теорий меньше всех захотят когда-либо открыть[4].

Однако до сих пор фундаментальная работа Дарвина является крупнейшим вкладом в изучение насекомоядных растений.

Эволюция[править | править вики-текст]

Archaeamphora longicervia.png
Одно из первых насекомоядных растений Archaeamphora longicervia из семейства Sarraceniaceae (реконструкция по ископаемому отпечатку)

Данные об эволюции насекомоядных растений крайне скудны из-за малого числа ископаемых останков последних. Окаменелостей, бо́льшая часть которых представлена семенами или пыльцой, найдено недостаточно. Большинство представителей насекомоядных, будучи травянистыми растениями, лишены плотных структур, таких как кора или древесина, и сами ловчие образования, вероятно, не сохранились в виде окаменелостей.

Ботаническое описание[править | править вики-текст]

Насекомоядные — преимущественно многолетние травянистые растения, но также встречаются полукустарники и небольшие кустарники.

Самое крупное известное насекомоядное растение — библис гигантский (Byblis gigantea), небольшой (до полуметра) кустарник из семейства библисовых, произрастающий в Австралии. Ловит не только насекомых, но также улиток и даже лягушек и ящериц. Непентесы — тропические лианы с одревесневшим стеблем, вырастают до четырёх метров в длину (Непентес крылатый).

Обитают преимущественно на заболоченных лугах и болотах, в воде пресных водоёмов. Один из видов росянок — дрозофиллюм (Drosophyllum), полукустарник высотой до 30 сантиметров, произрастающий в Северной Африке и на Пиренейском полуострове, живёт не на болотах, а на сухих песках. Местные крестьяне издавна используют это растение вместо липкой бумаги от мух, развешивая его внутри домов.

Используют животных как дополнительный источник фосфора, калия и других элементов. Насекомых ловят при помощи видоизменённых листьев — ловчих органов. Привлекают насекомых окраской, запахом или сладкими выделениями. На поверхности листьев имеются железы, выделяющие пищеварительные ферменты: пепсин и органические кислоты (муравьиную, бензойную и другие), которые переваривают пойманную жертву, расщепляя животные белки. Образующиеся в результате такого внеклеточного пищеварения продукты, в основном аминокислоты, всасываются и усваиваются[7].

Корневая система у наземных насекомоядных растений развита слабо, у водных обычно редуцирована. Однако все подобные растения могут существовать за счёт веществ, впитываемых из почвы или воды. Дополнительное питание животной пищей ускоряет развитие растений, способствует их переходу к цветению и плодоношению.

Распространение[править | править вики-текст]

Насекомоядные растения встречаются во всех экосистемах, где могут произрастать цветковые растения — от Арктики до тропиков и от уровня моря до альпийского пояса гор. Они известны на всех обитаемых континентах, с преимущественным распространением в областях с тёплым, умеренным и тропическим климатом.

На территории России в диком виде произрастают следуюшие насекомоядные растения:

Механизмы и типы ловушек[править | править вики-текст]

Механизмы ловли[править | править вики-текст]

Sundew fly.jpg
Один из видов росянки, переваривающий муху

Все насекомоядные растения можно условно разделить на две группы по механизму ловли[8]:

Типы ловушек[править | править вики-текст]

Растения используют пять основных типов ловушек для ловли добычи[8]:

  • ловчие листья в форме кувшинов;
  • листья, которые смыкаются в виде капканов;
  • липкие ловушки;
  • засасывающие ловушки;
  • ловушка типа крабовой клешни.

Тип ловушки не зависит от принадлежности растения к определённому семейству.

Потеря хищничества[править | править вики-текст]

Nep amp 295.jpg
Непентес кувшинчиковый хорошо приспособлен для захвата палой листвы

Многие виды растений могут быть отнесены к протонасекомоядным или паранасекомоядным. Протонасекомоядными называют растения, которые могут извлекать из прилипших к их поверхности насекомых необходимые им питательные вещества[9]; однако они в отличие от насекомоядных растений лишены специальных ловчих приспособлений и не имеют привлекающего запаха и секреторных желез. Протонасекомоядность обычна для растений с железистым опушением (ибицелла жёлтая, некоторые виды лапчаток, гераней) и липкими стеблями (смолка). Паранасекомоядные растения частично утратили способность к ловле и перевариванию небольших животных и в ходе эволюции приспособились использовать иные источники питательных веществ. Одним из таких растений является Непентес кувшинчиковый (Nepenthes ampullaria), который наряду с привлечением, ловлей и перевариванием членистоногих обладает способностью к получению питательных веществ из опадающих листьев других растений, попадающих в его ловчий «кувшинчик»[10]. Другим примером может служить Непентес Лоу (Nepenthes lowii). Предварительные исследования показали, что этот вид предположительно приспособился к «ловле» помёта птиц, питающихся его нектаром и сладкими выделениями. Непентес Аттенборо (Nepenthes attenboroughii), произрастающий на Филиппинах синтезирует сладкий нектар на крышке кувшинчика. Этим нектаром любят лакомиться мелкие зверьки — тупайи, которые используют эти кувшинчики в качестве туалета. Из фекалий животного насекомоядное растение получает азот и фосфор — и вырабатывает новую порцию привлекающего нектара, завершая цикл.[10][11].

Пузырчатка пурпурная (Utricularia purpurea) частично утратила способность к ловле добычи. В то же время она выработала мутуалистические отношения, предоставляя свои пузырьки для обитания водорослей и зоопланктона[12][13].

Культивирование[править | править вики-текст]

2005-12-18 N rajah 034.jpg
Непентес Раджа и другие виды, произрастающие в искусственных условиях.

Хотя различные виды плотоядных растений по-разному требовательны к освещению, влажности воздуха и почвы, их объединяют некоторые общие черты.

Полив[править | править вики-текст]

Большинству плотоядных растений требуется дождевая или другая специально подготовленная деминерализованная вода со слабо-кислой, практически нейтральной средой (pH около 6,5).

Обычная водопроводная или питьевая вода содержит минеральные соли (в частности, соли кальция), которые быстро накапливаются в тканях и могут уничтожить растение. Это связано с тем, что большинство плотоядных растений произрастают на кислых почвах, бедных питательными веществами и, следовательно, крайне чувствительны к избытку кальция и чрезмерному количеству питательных веществ. Поскольку большинство из этих растений произрастают в болотистых местностях, почти все они влаголюбивы и не переносят засуху. Хотя есть исключения, например: клубневые росянки, которым необходим сухой (летний) период покоя, и росолист лузитанский (Drosophyllum lusitanicum), произрастающий в сухих условиях.

«Кормление»[править | править вики-текст]

Выращенные на открытом воздухе растения сами в состоянии обеспечить себя необходимым количеством насекомых. Насекомые могут быть поданы на растения вручную, чтобы дополнить их рацион. Однако плотоядные растения, как правило, не в состоянии переварить большие количества еды, которая может загнить в ловушке, что, в свою очередь, может повлечь гибель растения. Небольшие плотоядные животные, например некоторые виды муравьёв[14] и пауков[15], ныряют прямо в пищеварительный сок и поедают пойманную растением добычу, тем самым облегчая растению пищеварение.

Плотоядное растение, которое не ловит насекомых, редко погибает, хотя его рост может быть замедлен. В общем, эти растения лучше всего оставить на произвол судьбы. После полива водопроводной водой, наиболее распространённой причиной гибели венериной мухоловки является механическое воздействие на ловушки с целью их рассмотрения вблизи и «кормление» их, например, сыром или другими продуктами.

Освещённость[править | править вики-текст]

Большинство плотоядных растений требуют яркого света, и большинство будет выглядеть лучше при таких условиях, так как это подталкивает их к синтезу красных и пурпурных пигментов — антоцианов. Для Nepenthes и Pinguicula лучшими условиями будут абсолютный УФ, однако для большинства других видов приемлемым условием является прямой солнечный свет.

Влажность[править | править вики-текст]

Хищные растения в основном растут на болотах, а следовательно, требуют высокой влажности воздуха. В небольших масштабах это может быть достигнуто путём размещения горшка с растением на широком подносе с галькой, которая постоянно увлажняется. Малые виды непентесов хорошо растут в больших террариумах.

Температура[править | править вики-текст]

Многие плотоядных растений происходят из холодных регионов с умеренным климатом и могут выращиваться на улице, в болоте, саду круглый год. Большинство Sarracenia может мириться с температурой ниже точки замерзания, несмотря на это большинство видов являются туземными на юго-востоке США. Виды Drosera и Pinguicula также могут переносить пониженные температуры. Nepenthes относятся к видам, которые являются тропическими, требующими повышения температуры от +20 до +30 °C для цветения.

Sarracenia 2.jpg
Гибрид саррацении

Многие выведенные гибриды саррацении являются весьма неприхотливыми, в частности, они довольно нетребовательны к содержанию питательных веществ в почве. Большинство ценят 3:1 смесь торфа Sphagnum к песку (кокосовая стружка является приемлемой и более экологичной заменой торфа). Nepenthes орхидеи будет расти в компосте или в чистом сфагновом мхе.

Вредители[править | править вики-текст]

По иронии судьбы, плотоядные растения сами по себе являются чувствительными к заражению паразитами, такими как тля или червецы. Чаще всего вредители могут быть удалены вручную, тем не менее, в случае массовой инфестации (заражении) требуется использование инсектицидов. Изопропиловый спирт является эффективным инсектицидом для местного применения, в частности в случае заражения червецами. Другим неплохим системным инсектицидом, не наносящим вреда самому растению, является Диазинон. Здесь также можно отметить такие препараты, как Малатион и Acephate (Orthene). Хотя насекомые могут причинить немалый вред растению, тем не менее, при культивировании главным образом необходимо остерегаться появления серой плесени (Botrytis cinerea), которая часто возникает во влажных и тёплых условиях, особенно в зимний период. Для борьбы с плесенью необходима вентиляция и прохладные условия содержания растения в зимний период, а также постоянное удаление отмерших и опавших листьев. В качестве крайней меры следует прибегнуть к фунгицидам.

Начинающим цветоводам можно порекомендовать виды, происходящие из условий умеренно-прохладного климата, в тепличных условиях (минимум 5 °C в зимнее время, максимальная +25 °C летом) такие растения будут неплохо себя чувствовать в широких лотках с дождевой или подкисленной водой в летний период, и в условиях влажного воздуха зимой.

  • Drosera capensis, росянка Кабо: тонколистная росянка, розовые цветки, весьма неприхотлива.
  • Drosera binata, тонколистная росянка: большие Y-образные листья.
  • Sarracenia flava (жёлтая мухоловка)[16]: пустотелые листья с внутренним узором, жёлтые цветы весной.
  • Жирянка крупноцветковая (Pinguicula grandiflora), жирянка обыкновенная (Pinguicula vulgaris): фиолетовые цветы весной, зимует в стадии бутона (Hibernaculum). Вынослива.
  • Pinguicula moranensis (мексиканская жирянка, жирянка моранская): розовые цветы, не плотоядное, хорошо зимует.

Венерина мухоловка может жить в этих условиях, но на самом деле довольно трудно растёт: несмотря на хороший уход, зимой она часто подвергается заражению серой плесенью, даже если хорошо проветривается.

Некоторые из низинных непентесов (Nepenthes) очень быстро растут в относительно постоянных тёплых и влажных условиях.

Насекомоядные растения как художественный образ[править | править вики-текст]

Little Shop of Horrors gore.JPG
Кровожадное растение из фильма «Магазинчик ужасов»

Насекомоядные растения всегда вызывали интерес, что нашло отражение в художественных произведениях, фильмах, рекламных роликах, компьютерных играх, где зачастую им приписывались возможность достигать огромных размеров и другие необыкновенные свойства. Одними из первых слухи, впоследствии развенчанные, о гигантских растениях, поедающих людей на острове Мадагаскар были отмечены в описаниях доктора Карла Лича, опубликованных в Хрониках Южной Австралии. Тем не менее этот миф приобрёл популярность.

Так, например, сюжет «чёрной комедии» режиссёра Роджера Кормана «Магазинчик ужасов» закручен вокруг цветка, которому для жизнедеятельности требовалась кровь своего хозяина, а по мере роста его аппетита хозяину пришлось разнообразить рацион растения людьми.

В фантастическом романе Джона Уиндема «День триффидов» людей начинают преследовать триффиды, хищные подвижные растения, которые ранее повсеместно разводились из-за своей пищевой ценности. По этой книге снято несколько экранизаций.

В фантастическом рассказе Герберта Уэллса «Странная орхидея» описана орхидея-вампир, от запаха цветов которой люди теряли сознание. Затем растение присасывалось к артериям жертвы воздушными корнями и выпивало из неё кровь.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 McPherson, S.R. 2009. Pitcher Plants of the Old World. Redfern Natural History Productions Ltd., Poole.
  2. Albert, V.A., Williams, S.E., and Chase, M.W. (1992). «Carnivorous plants: Phylogeny and structural evolution». Science 257: 1491–1495. DOI:10.1126/science.1523408. PMID 1523408.
  3. Ellison, A.M., and Gotelli, N.J. (2009). «Energetics and the evolution of carnivorous plants — Darwin's 'most wonderful plants in the world'.». Journal of Experimental Botany 60: 19–42. DOI:10.1093/jxb/ern179. PMID 19213724.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 Чарлз Дарвин. Насекомоядные растения / Н. Г. Холодный. — 1-е изд. — М.-Л.: АН СССР, 1948. — Т. 7.
  5. Непентес
  6. 1 2 Darwin C Insectivorous plants. — London: John Murray, 1875.
  7. Вент Ф. В мире растений, пер. с англ. — М., 1972. — С. 149—150..
  8. 1 2 Williams, S. E. 2002. Comparative physiology of the Droseraceae sensu stricto—How do tentacles bend and traps close? Proceedings of the 4th International Carnivorous Plant Society Conference. Tokyo, Japan. pp. 77-81.
  9. Spomer G.G. Evidence of protocarnivorous capabilities in Geranium viscosissimum and Potentila arguta and other sticky plants. International Journal Plant Science. 1999. Vol.160. N. 1. P. 98-101
  10. 1 2 Clarke, 2001
  11. Clarke, 1997
  12. Clarke et al., 2009
  13. Fountain, 2009
  14. Союз с муравьями // 1000 чудес природы. — Ридерз Дайджест, 2007. — С. 277. — ISBN 5-89355-027-7
  15. Акимушкин И. И. «Полна, полна чудес волшебница-природа» // Мир животных: Насекомые. Пауки. Домашние животные. — 4-е изд. — М.: Мысль, 1995. — С. 259. — 462[2] с. — ISBN 5-244-00806-4
  16. Жёлтая мухоловка (Sarracenia flava)

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]