Хижа квітка: як рослини збунтувалися і опинилися нагорі харчового ланцюга

Щупальці повільно обвиваються навколо комахи. На червоних волосинах блищить ферментна речовина, до якої прилипає невелика жертва. Потім вона розчиняється та перетравлюється рослиною.

Саме в таких образах шукають натхнення сценаристи фільмів жахів про інші планети. Але рослини, які харчуються комахами та дрібними представниками тваринного світу (ящірками, пташенятами тощо), цілком звичайні на нашій власній планеті.

На фото: росичка подвійна

Величезна більшість рослин отримують поживні речовини (вуглеводи) шляхом фотосинтезу, а також витягують із ґрунту азот, необхідний для побудови білка, та деякі інші мінерали. Такий тип харчування називається автотрофним – це означає, що організм самостійно синтезує потрібні органічні речовини з неорганічних. Крім того, рослинам доводиться еволюціонувати так, щоб залучити комах-запилювачів та захиститися від шкідників.

Чи може рослина хижак з’їсти велику тварину?

Ці рослини називаються комахоїдними, хоча їдять вони не тільки комах, а й дрібних звірят – їх жертвами стають жаби, змії, ящірки, гризуни та дрібні птахи.

Поки що біологам невідомі хижі рослини, які здатні здолати велику жертву – у тому числі людину. Найбільша хижа рослина, відома наразі, – це Непентес Аттенборо (Nepenthes attenboroughii). Досягаючи 1,5 метрів у висоту і маючи пастку у формі глечика діаметром 30 см, рослина може харчуватися щурами та іншими дрібними тваринами. Ця рослина зустрічається в Новій Гвінеї, на схилах найвищого піку країни – гори Вікторія, на висоті понад півтора кілометри. Найбільшу комахоїдну рослину у світі випадково відкрили християнські місіонери, коли у 2000 році спробували зійти на цей чотиритисячник.

Найвідоміша рослина-хижак – мабуть, венерина мухоловка. Мешкає у болотах на території Північної та Південної Кароліни (США). Зображення її яскраво-рожевих, обрамлених бахромою листочків часто зустрічаються у популярній культурі: мультиках, мемах. Однак це лише один із кількох відомих родів м’ясоїдних рослин. Є ще пухирчатка та жирянка, росянка та сонячний глечик, мавпа чашка (непентес) та інші роди.

З рослини у хижаки: запасна гілка еволюції

Чарльз Дарвін одним із перших активно вивчав комахоїдні рослини. Його перу належить книга “Комахоядні рослини” (“Insectivorous Plants”, 1875), яка досі вважається однією з найбільш фундаментальних праць у галузі м’ясоїдних рослин. Зокрема, Дарвін проводив експерименти, щоб зрозуміти, як рослини заманюють і хапають жертву, як перетравлюють, наскільки чутливі до дотиків.

В який момент деякі рослини почали розвиватися як хижаки? Достеменно невідомо. Скам’янілий пилок стародавніх хижих рослин свідчить, що вони існували вже в ранньому крейдовому періоді. Можливо, рослини спочатку захищалися таким чином від поїдання, а потім оцінили можливість витягувати поживні речовини з комах.

Є версія, що початковим поштовхом стала генетична аномалія, яка сталася близько 70 млн. років тому. Дослідники з Вюрцбурзького університету (Німеччина) провели паралелі в геномі та анатомії трьох видів рослин хижаків: Венериної мухоловки (Dionaea muscipula), її водяної родички Альдрованде пухирчастої (Aldrovanda vesiculosa) та Росички хижої (Drosera).

У цих рослин виявився загальний предок, який харчувався через коріння. В результаті генетичної аномалії геном цієї стародавньої рослини повністю реплікувався, – утворилися дві копії того ж  самого набору генів. Відповідно, удвічі зросла частота різних мутацій, зокрема корисних. Поступово листочки трансформувалися в пастки, і рослина навчилася засвоювати корисні речовини з переварених комах. А коли цей механізм був вдосконалений, потреба у корінні відпала, воно поступово атрофувалося і нарешті зовсім зникло. Далі у процесі еволюції рослини навчилися виробляти спеціальні речовини як для заманування їжі, так і для травлення.

На користь гіпотези про одного спільного предка всіх м’ясоїдних рослин свідчить те, що рослини, які еволюціонували на різних континентах далеко одна від одної, покладаються на разюче схожі прийоми перетравлення видобутку.

Що так рослина хижак?

Рослини-хижаки найчастіше зустрічаються у вологому кліматі – тропіки з дощовими лісами, болота тощо. У цих місцях мало мікроелементів, які є важливими для здорового життя рослини. Тому, крім фотосинтезу, вони отримують елементи, що відсутні, з тваринної їжі.

Є безліч різних класифікацій, проте всі комахоїдні рослини можна розділити на дві групи:

• ті, які активно ловлять комах – у них є активні органи для лову (росичка, мухоловка);

• ті, які чекають, поки комаха сама прийде до них на обід – зі слизовими та клейкими виділеннями на листі, до яких прилипають жертви (росолист, жирянка), і з пастками – глечиками, міхурами тощо (пухирчатка, непентес, сарраценія).

Всі м’ясоїдні рослини використовують лише п’ять видів пасток: ловчі листя у формі глечиків; листя, яке замикається у вигляді капканів; липкі пастки, що засмоктують пастки, та пастки типу крабової клешні.

Наівідоміші рослини хижаки

На фото – венерина мухоловка

Венерина мухоловка (Dionaea muscipula). Належить до роду росичкових. Її видозмінене листя схоже на капкан із чутливими ворсинками. Листя зелене, з червоною внутрішньою “підкладкою”. По краях такої пастки розташовані залози, що виділяють солодкий нектар, що приваблює комах. Коли комаха торокається ворсинок, лист-капкан схлопується і комаха опиняється в пастці. Зсередини пастку відкрити неможливо, та й зовні – лише якщо відірвати листок. У нормі кожна пастка може відкритися і закритися три рази, перш ніж засохне і відвалиться. Замість неї виросте нова із підземного паростка. Жертвами мухоловки стають мухи, мурахи, коники, жуки.

На фото – австралійська росичка

Росичка (Drosera). Листя росички виглядають як довгі, вкриті тонкими ворсинками «щупальця». На кінцях ворсинок – крапельки рідини, що нагадує росу. Варто комасі сісти на ці ворсинки, як вона прилипає до листочка. Це зовсім не роса, а суміш бензойної та мурашиної кислот з травними ферментами (типу пепсину). Листок-щупальце повільно згортається, обвиває жертву, не даючи їй втекти, а липка рідина тим часом перетравлює і руйнує комаху, доки не залишиться тільки екзоскелет. Процес перетравлення може тривати кілька днів. Різні види росичок зустрічаються на всіх континентах, крім Антарктиди.

Одна з найкрасивіших представників росичок – росичка капська (Drosera capensis). Невисока рослинка з чарівними ніжними квіточками родом із Південної Африки.

На фото – пухирчатка Сандерсона

Пухирчатка (Utricularia) – великий рід м’ясоїдних рослин, що включає як водні, так і наземні види, що переважно живуть у тропіках. Водні пухирчатки ростуть у водоймах, наземні – на берегах. Міхури складаються не з листя, вони розташовані на кореневій системі і схожі на крихітні сфери з дверцятами-люком. Коли комаха відкриває люк, міхур наповнюється водою, засмоктуючи комаху.

На фото – сарраценія пурпурова

Сарраценія пурпурова (Sarracenia purpurea) – один з найбільш відомих представників роду Сарраценія (глечиків) родом з Північної Америки. У сарраценії пурпурової зелено-рожеве листя у формі вузького глечика, який наповнений сумішшю дощової води та травних соків. Весною вона цвіте красивими, складної форми пурпуровими суцвіттями. Яскраві фарби та солодкий аромат приваблюють комах, які періодично падають з квітки або з краю листочка в глечик – і стають їжею.

Дуже примітно, що саррацения пурпурова пристосувалася до симбіозу з личинками комарів та мошок, а також найпростіших та бактерій. Всі вони живуть у рідині всередині глечика, і саме ці добровільні помічники розщеплюють і переварюють жертву. Подвійна вигода: вони отримують їжу самі, а в процесі життєдіяльності виділяють речовини, які засвоює рослина. Тому саррацения пурпурова майже не витрачає ресурси на синтез власних травних ферментів – користується чужими.

На фото – дарлінгтонія

Дарлінгтонія – ще один представник роду Сарраценія. Виглядає не так презентабельно: зелене, з коричневими прожилками листя-глечика схоже швидше на роздутий капюшон кобри, тому дарлінгтонію іноді називають квіткою-коброю. Листя має характерний запах, що приваблює комах. Всередині листя покрите волосками, яке спрямоване так, щоб комаха легко прослизала всередину, але не могла вибратися назовні.

Сучасні  дослідження рослин-хижаків

Дослідження 2016 року у Новій Зеландії вивчало поведінку м’ясоїдних рослин, які залежать від комах-запилювачів. Їхня подвійна залежність від комах як джерела живлення і як запилювачів ставить перед рослинами непросте завдання: якщо зжирати багато корисних запилювачів, рослини не зможуть розмножуватися. Дослідники з’ясували, що у цих рослин виробилися різні сигнали комахам для різних потреб: пастки і квітки пахнуть по-різному і відрізняються кольором, щоб запилювачі не падали у пастки.

У тому ж 2016 році німецькі біологи з’ясували, що венерина мухоловка (Dionaea muscipula) вміє «рахувати», причому не до двох, а набагато більше. Раніше було відомо, що пастка захлопується завжди після другого дотику до чутливих волосків. Однак тепер встановлено, що коли пастка вже спрацювала і комаха б’ється всередині, рослина продовжує “підраховувати” кожен дотик до ворсинок, який стає механо-електричним тригером для запуску чергового процесу: після трьох дотиків починається вироблення ферментів, після п’яти – поглинання поживних речовин. Звучить моторошно.

Дослідження, проведене у Швеції 2012 року біологами з університету Лафборо, призвело до досить несподіваних результатів. Виявилося, що рослини-хижаки легко переходять до “вегетаріанства”, якщо знаходять багате джерело живлення у ґрунті. Шведські болота, незважаючи на високі національні екологічні стандарти, місцями забруднені автомобільними вихлопами та промисловими викидами, що підвищує вміст азоту у ґрунтах. Виявилося, що у зонах з найвищим забрудненням м’ясоїдні рослини отримують лише 20%-30% поживних речовин із комах, тоді як у чистих зонах – до 60%.

На фото – росичка круглолиста

Хижі рослини вдома

Звісно, ​​не кожен захоче тримати ці рослини вдома. Однак маленькі види (росичка, венерина мухоловка, дарлінгтонія) цілком можуть жити у вас на підвіконні та радувати, за ними дуже цікаво спостерігати. М’ясоїдні рослини – це унікальне явище природи.

Вологий грунт із суміші піску з торфом, але з хорошим дренажем, – і ваш хижак буде непогано почуватися в горщику або тераріумі. Важливо: не підгодовувати їх спеціальними добавками – це їх вб’є. Рослинка повинна стояти там, де на неї не потраплятиме пряме сонячне світло. Поливайте її відфільтрованою водою і годуйте комахами (шкода, що не тарганами).

Якщо у вас є бажання завести такого улюбленця – пошукайте додаткову інформацію на тематичних форумах та сайтах. Як за всіма живими істотами, за хижими рослинами важливо правильно доглядати.