Слой песка - эффективная броня. Эрик ЛоПрести, CC BY-SA

Представьте себе текстуру растения. На ум могут прийти многие - гладкая эластичность многих тропических комнатных растений, невероятно мягкое ухо ягненка, острые колючки кактусов или шероховатость коры деревьев. Но липкость в смысле липкости к пальцам, вероятно, не в верхней части вашего списка.

Тем не менее очень многие у растений появились липкие листья, стебли и семена, в том числе некоторые, которые вы, вероятно, знаете, например петунии и табак.

В эволюционной биологии интересна черта, которая развивалась много раз, поскольку предполагает, что эта черта снова и снова приносит пользу. Хотя люди замечали и обсуждали эту странную характеристику в течение многих лет, биологи вроде меня наконец начинают понимать, для чего нужна липкость - и почему она есть у стольких растений.

Песок и липкость

Широко распространены липкие растения. Они встречаются в умеренных и тропических регионах, во влажных и сухих местах, в лесах, на полях и дюнах. В каждой из этих сред липкость работает по-своему.

Меня естественно привлекают песчаные дюны, будь то в сухих пустынях или вдоль красивых береговых линий, и липкость имеет некоторые интересные функции для растений в этих местах. Зыбучий песок представляет собой сложную среду для растений - пескоструйные ветры, потенциальное захоронение и отсутствие удержания воды - это лишь некоторые из них.

Интересно, что сотни виды растений в песчаных дюнах образовали липкую поверхность, предполагая полезность в этой среде обитания. Эти липкие поверхности покрывает разносимый ветром песок - явление, известное как псаммофория, что в переводе с греческого означает «перенос песка». Хотя песчаный слой может ограничивать попадание света на поверхности растений, он также, вероятно, защищает растения от истирания и отражает свет, снижая температуру листьев. Он также защищает растения от голодных хищников.

Несколько лет назад мы с коллегами изучили вербену желтую песчаную (Аброния широколистная) растения в прибрежной Калифорнии. Когда мы аккуратно удалили песок с листьев и стеблей, эти листья и стебли были съедены голодными улитками, гусеницами и другими травоядными животными в два раза быстрее, чем неповрежденные песком листья и стебли.

 Листья покрыты цветным песком, чтобы проверить, является ли камуфляж фактором. Эрик ЛоПрести, CC BY-SA

Мы задавались вопросом, может ли песок защищать растения, маскируя их. Во втором эксперименте мы тщательно очистили и повторно покрыли некоторые листья вербены тонированным песком, который не совпадал с фоном. Оказалось, цвет песка значения не имеет - хищники ели покрытые песком листья с той же скоростьюнезависимо от того, смешались ли они с фоном или нет - песок защищает растения как физический барьер, а не как маскировку.

Износ ротового аппарата

Этот результат имеет интуитивный смысл - в конце концов, кто хочет съесть что-нибудь, покрытое песком, даже если оно питательное? Тем не менее, на протяжении многих лет я наблюдал, что многие травоядные насекомые действительно едят песчаные листья. Это заставило меня задуматься, какое влияние на них может оказывать песок, поэтому мы провели серию простых экспериментов.

 Челюсть гусеницы, поедающей чистые листья (слева), по сравнению с изношенной нижней челюстью гусеницы, поедающей листья, покрытые коркой песка (справа). Эрик ЛоПрести, CC BY-SA

Когда мы дали гусеницам выбор между поеданием растений без песка и растений, покрытых песком, они в подавляющем большинстве предпочли есть растения без песка. Когда мы не оставили гусеницам выбора - одна группа получала только песчаные листья, а другая - чистые, - мы заметили, что челюсти, или ротовые органы, поедателей песка были заметно изношены.

 Содержимое кишечника гусеницы питается покрытыми песком листьями. Обратите внимание на множество песчинок. Эрик ЛоПрести, CC BY-SA

Гусеницы, питающиеся песком, также рос примерно на 10% медленнее чем те, кто питался без песка листвой, мы подозреваем отчасти потому, что они глотали немного песка.

Липкие семена

В песчаных районах также часто встречаются семена, которые становятся липкими при увлажнении. Такие семена покрыты слизью - простыми углеводами, которые в присутствии воды превращаются в липкую массу. Даже когда они высыхают, они снова могут стать липкими практически на неопределенное время. Возможно, вы знакомы с этим явлением в семенах чиа - слизь - это то, что придает пудингу из чиа характерную текстуру.

Когда покрытые слизью семена падают в песок, увлажняются дождем или росой, а затем высыхают, они покрываются толстым слоем песка. Этот лишний вес мешает муравьям-плотникам нести семена обратно в гнезда для употребления.

Мы продемонстрировали это, построив станции кормления, где можно было измерять скорость удаления семян, покрытых песком, и голых семян. Почти у всех 53 протестированных нами видов растений песчаные семена удалялись гораздо медленнее, чем голые семена.

В то время как липкость растений на песчаных участках создает барьер, мешающий травоядным животным, в других местах обитания это происходит иначе. Например, некоторые плотоядные растения используют липкость для ловли добычи.

Каждый кусочек растения на протяжении миллионов лет формируется благодаря тому, что ему приходится противостоять вызовам окружающего мира, оставаясь при этом укорененными в одном месте. Липкость - это одна из тысяч стратегий, которые используют растения, чтобы пережить натиск голодных животных в природе.

Об авторе

Эрик ЛоПрести, доцент кафедры биологии, экологии и эволюции растений, Oklahoma State University

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

ИНГ