De meeste pitcher plants verslinden insecten, en de evolutie heeft de drie delen van een pitcher gevormd om elk een precieze taak uit te voeren die ervoor zorgt dat een insect sterft.
aan de bovenkant van de waterkruik bevindt zich een deksel dat een operculum wordt genoemd. Het deksel houdt regenwater buiten dat anders de spijsverteringssappen zou verdunnen.
de gladde rand van de waterkruik staat bekend als het peristoom.,
De pitcher soorten Rauhs koning van Borneo is groot genoeg om te verdrinken, een rat
“Het heeft veel groeven, en een microstructuur dat maakt het zo insecten kunnen niet bevestigen dat”, vertelt Dr Tanya Renner die studeerde pitcher planten voor haar promotie, en zal blijven om te verkennen ze als professor aan de San Diego State University, begin augustus 2015. Ze is momenteel een post-doctoraal student aan de Universiteit van Arizona.
de rand is zeer “bevochtigbaar”, voegt ze toe., Met andere woorden: “als het water het aanraakt, maakt het het erg glad.”
zodra een insect in de waterkruik glijdt, is de binnenkant van de waterkruik extreem wasachtig. “Het is als schaatsen op een bladoppervlak”, zegt ze, en de insecten kunnen geen tractie krijgen om eruit te kruipen.
zelfs vliegende insecten ontsnappen zelden. Als een insect niet onmiddellijk verdrinkt, geven de suikers en de spijsverteringssappen de vloeistof een kleverigheid die vliegen met natte vleugels erg moeilijk maakt.
de training van de spitsmuis
maar één tropische pitcherplantensoort, Nepenthes lowii, heeft een vreemd tekort bij insecten.,
in plaats daarvan vullen de kruiken zich met uitwerpselen van een veel grotere prooi: Tupaia montana, de Montane boomspitsmuis.om te zien of de pitcherplanten een wederzijds voordelige relatie met de spitsmuis hadden ontwikkeld, reisde een team van wetenschappers onder leiding van Dr Jonathan Moran van de Royal Roads University in Canada naar het Montane nevelwoud in Maleisië, waar N. lowii groeit.
een individuele plant van N. lowii heeft twee soorten kruiken: terrestrische kruiken langs de grond en luchtbekers die in de lucht worden gehouden.,
boomspitsmuizen zitten op de werper en likken suikerhoudend sap van zijn Rand
door deze planten overdag op afstand te filmen, bevestigde het team dat alleen de terrestrische werpers insecten vangen. Video ‘ s lieten zien dat de luchtbekers worden bezocht door de boomspitsmuis, die nectar eet die de plant op zijn Rand produceert.
terwijl de boomspitsmuis zich voedt, poept hij vaak in de werper. De ontlasting is zeer stikstofrijk en zou zeer nuttig zijn voor de plant.,
om te bepalen of de planten stikstof uit de uitwerpselen van de boomspitsmuizen konden opnemen, voerden de wetenschappers een stabiele isotoopanalyse uit op de bladeren van de werper, een techniek die de oorsprong van een element volgt. Het team concludeerde dat N. lowii planten met luchtwerpers 57-100% van hun stikstof halen uit deze spitsmuis.
Deze studie toonde het eerste bekende mutualisme aan tussen een vleesetende plant en een zoogdier. De ontdekking leidde tot een plotselinge wetenschappelijke interesse in de gigantische planten die vlees eten.,
bijvoorbeeld, de Waterkruik Nepenthes rajah van Borneo is groot genoeg om een rat te verdrinken.
net als de binnenkant van een pasgeboren baby, begint elke nubile werper zijn leven volledig vrij van microben
die speculatie aanwakkerde dat sommige planten daadwerkelijk het vlees van zoogdieren doodden en aten.
in 2011 ging een andere groep wetenschappers uit Duitsland en Maleisië naar Borneo om deze gigantische werperplant te monitoren.
net als in het vorige onderzoek filmden de wetenschappers pitcherplanten om te onthullen wie ze bezocht., Maar in plaats van alleen nachtelijke bezoekers te filmen, splitste deze groep hun opnametijd tussen dag en nacht.ze ontdekten dat boomspitsmuizen overdag op de kruik zitten en suikerhoudend sap van de kruik likken en er dan direct in poepen.
na zonsondergang voedt de nachtelijke rat Rattus baluensis zich op dezelfde manier, waarbij zoet sap wordt verhandeld voor stikstofrijke feces. Dezelfde waterkruik plantensoorten vormen meerdere symbiosen met zoogdieren, alleen gescheiden door het tijdstip van de dag.
in de loop van het twee maanden durende onderzoek is in feite slechts één zoogdier verdronken in een waterkruik., De kruik planten zijn waarschijnlijk niet van plan om knaagdieren te doden, hoewel griezelig genoeg, ondanks de aanwezigheid van de rat lijk, andere dieren nog steeds zocht nectar en gebruikte de kruik toilet.
maar het rattenkadaver had een ander schepsel kunnen afschrikken: vleermuizen.
De vleermuizengrot
een paar wetenschappers hebben vleermuizen gezien die in de loop der jaren in tropische werperplanten sliepen.maar tot de studie van de spitsmuis gepubliceerd werd, gingen de meeste wetenschappers ervan uit dat de vleermuizen gewoon profiteurs waren, en gebruikten de werpkruiken als vrije motels toen ze niet bij zonsopgang hun vaste slaapplaats bereikten.,er was een batminnend wetenschapsduo nodig, promovendi Caroline en Michael Schöner, om aan te tonen dat de vleermuizen loyale, betalende klanten zijn.
de planten profiteren echt van de vleermuizen
het duo reisde naar de laaglandbossen van Borneo op zoek naar de werperplant Nepenthes hemsleyana. Deze soort was waargenomen hosting wollige vleermuizen (Kerivoula hardwickii hardwickii), en een paar aanwijzingen hintte de planten waren geëvolueerd om vleermuis huurders te verleiden.
N., hemsleyana is tot zeven keer slechter in het vangen van insecten dan zijn naaste neef, N. rafflesiana en N. hemsleyana werpers zijn tot vier keer langer, ook. Deze grotere lengte zou een slungelige vleermuis veel comfortabeler laten passen.
toen de Schöners wisten naar welke werpsters ze moesten zoeken, waren de vleermuizen gemakkelijk te vinden. In slechts zes weken tijd vond het team 32 verschillende wollige vleermuizen die in werpkruiken lagen te slapen. De wollige vleermuis is de enige vleermuissoort die ze vonden in werpers.,
Michael en Caroline plaatsten vervolgens trackers op 17 van de vleermuizen, om te kwantificeren in hoeverre de vleermuizen de werpplanten overdag als slaapplaats gebruiken.wat ze vonden was verrassend: de wollige vleermuizen gebruiken uitsluitend N. hemsleyana werpers als slaapplaats overdag. Hoewel het bos vele andere vleermuis-motel opties, zoals rolbladeren of holle bomen, om de wollige vleermuis, pitcher planten zijn thuis.
de vleermuizen zijn ook goede huisvrouwen. “Stabiele isotopenanalyse toonde aan dat de planten echt profiteren van de vleermuizen,” zegt Caroline. N., hemsleyana oogst ongeveer een derde van de stikstof in zijn bladeren uit wollige vleermuizenpoep. De studie werd gepubliceerd in Biology Letters.
Dit type mutualisme is zeer zeldzaam.
wanneer planten en dieren gewoonlijk samenwerken, leveren de planten voedsel in ruil voor diensten. Planten kunnen bijvoorbeeld voedzame nectar of fruit leveren, en in ruil daarvoor bezoeken dieren de planten om te voeden, stuifmeel of zaden uit te delen wanneer ze vertrekken.,
bij pitcherplanten zijn de rollen omgekeerd: de plant krijgt voedzame stikstof en het dier krijgt diensten zoals bescherming tegen roofdieren en weer.Caroline en Michael Schöner staan onder toezicht van Dr.Gerald Kerth van de Universiteit van Greifswald in Duitsland en Dr. T Ulmar Grafe van de Universiteit van Brunei In Darussalam. Samen werkt de groep aan een beter begrip van dit uitzonderlijke mutualisme.
Het team lanceerde een tweede monitoring-experiment dat veel langer duurde, en verkende meer veldlocaties in Borneo., Uit dit onderzoek bleek dat de vleermuizen ook soms overwoekerd zijn bij een tweede Nepenthes-soort, N. bicalcarata.
nadat een plant een insect in zijn werper voelt, produceert het enzymen
vleermuizen hebben hun redenen om liever in N. hemsleyana te slapen, zo ontdekte het team. N. hemsleyana kruiken creëren een beter microklimaat voor de vleermuizen, waardoor ze een stabielere en hogere luchtvochtigheid behouden dan Kruiken van N. bicaclarata.
“de vleermuizen hebben een enorm vleugelmembraan,” merkt Caroline op, en het is door dit membraan dat vleermuizen veel van hun water verliezen., Een pitcher roost die een hogere luchtvochtigheid handhaaft kan een enorme plus voor een vleermuis vechten uitdroging.ongezonde vleermuizen kunnen ook last hebben van ectoparasieten.
vleermuizen die alleen bij N. hemsleyana slaagden waren volledig vrij van parasieten, in tegenstelling tot vleermuizen die tijd doorbrachten bij N. bicalcarata, de andere werpersoorten. In tegenstelling tot N. bicalcarata hebben N. hemsleyana kruiken een gladde wasachtige zone op hun binnenoppervlak, waardoor het moeilijk is voor parasieten om eieren op de wanden van de kruik te leggen.
vleermuizen die de voorkeur gaven aan roost in N., hemsleyana waren in betere algemene conditie, zijn groter, zwaarder, en vrij van parasieten.
dus, waarom doen vleermuizen moeite met N. bicalcarata?
Deze inferieure werper roost komt gewoon vaker voor en een vermoeide vleermuis kan niet altijd een kieskeurige vleermuis zijn.
andere factoren beïnvloeden de besluitvorming van vleermuizen, zoals de afstand van de werper tot de grond, of blootstelling aan regen en zonlicht en de Schöners ontdekten toen, indien mogelijk, de vleermuizen een loyaliteit toonden voor hervestiging in verschillende N. hemsleyana werpers.,
de tweede studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Oecologia, en binnenkort zullen meer publicaties volgen.
chemische oorlogsvoering
om de insecten die ze vangen te verteren, moeten pitcherplanten getalenteerde chemici zijn. Ze produceren eiwitten genaamd enzymen om hun insectenprooien af te breken.
“insecten zijn als kleine tanks,” legt Dr. Renner uit.
het pantserachtige exoskelet van een insect is gemaakt van een zeer stevig eiwit genaamd chitine. Chitine heeft een ingewikkelde structuur immuun voor de meeste algemene enzymen.,
nadat een plant een insect in zijn kruik waarneemt, produceert het eerst enzymen die chitinasen worden genoemd. Alleen deze enzymen kunnen een spleet in het chitinepantser van het insect snijden.
zodra het pantser is aangetast, lanceert de plant een tweede golf van enzymen. Deze vallen meestal in drie categorieën: proteasen die proteã nen afbreken, lipasen die vet verminderen, en esterases die een waaier van andere samenstellingen aanvallen.
De plantaardige enzymen zijn zeer specifiek, waardoor Dr. Renner zich afvroeg hoe de planten aan dergelijke geavanceerde wapens kwamen.,
“de meerderheid van hen lijkt echt op enzymen die planten gebruiken in de verdediging,” zegt Dr Renner. “Niet-vleesetende planten moeten zich tegen allerlei dingen beschermen.”
planten moeten zich vaak verdedigen tegen ziekteverwekkende schimmels zoals schimmels. De schimmels bezitten stevige celwanden met een bekend hoofdingrediënt: chitine.
zowel schimmels als insecten gebruiken chitine als onderdeel van hun pantser tegen chemische wapens.,Dr Renner ‘ s onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Biology and Evolution, toont de vroege voorouders van pitcherplanten die gemeenschappelijke verdedigingseiwitten coöpteerden die schimmels doden, om exoskeletten van insecten te kunnen verteren.
een microbieel leger
maar sommige pitchersoorten lijken microben te gebruiken om enzymen voor hen te maken.Leonora Bittleston is een doctoraatstudent aan de Harvard University in de VS, waar hij zowel Nepenthes werpplanten in Borneo bestudeert, als een niet-gerelateerd werpplantengeslacht Sarracenia dat groeit in Harvard Forest, Massachusetts.,
net als de binnenkant van een pasgeboren baby begint elke nubile werper zijn leven volledig vrij van microben. Als de kruik opent, veerkrachtige bacteriën, schimmels, protozoa, en zelfs aquatische insecten drift in de kruik vloeistof, het maken van een leven in de gevaarlijke vloeistof.
en net als de microben die in de menselijke darm leven, helpen de kleine beestjes in de werpervloeistof de gastheer om extra voedingsstoffen uit hun voedsel op te nemen.
De Sarracenia-pitcherplanten die in Harvard Forest groeien, kunnen uitsluitend op microbiële mutualisten vertrouwen om hun insectenprooien te verteren., Kortom, ze laten bacteriën het vlees van hun slachtoffers oplossen in plaats van het zelf te doen.
“tot nu toe is er geen bewijs dat Sarracenia hun eigen chitinasen maakt,” legt Leonora uit. Schimmel gist en bacteriën maken chitinasen, echter, en Leonora ‘ s onderzoek suggereert dat dit de microben zijn die het grootste effect hebben op de gezondheid van Sarracenia.
Leonora is een van de eerste onderzoekers die de kleine gemeenschappen bestudeert die zich in pitcherplanten verzamelen., Haar eerste pitcher plant study beschrijft de methoden die ze ontwikkelde om gemeenschappen in de pitcher vloeistof te vergelijken, en wordt gepubliceerd in Austral Ecology.ook al worden tropische plantenhabitats in recordtempo vernietigd, wetenschappers en ontdekkingsreizigers ontdekken nieuwe soorten waterkannen in Borneo en de Filipijnen.
” vooral in de bergachtige gebieden, denk ik dat er verschillende soorten nog niet ontdekt zijn, en wat ze doen… weet niemand,” zegt Caroline Schöner.