Większość dzbanów pożera owady, a ewolucja ukształtowała trzy części dzbana, aby każda wykonała precyzyjne zadanie, które zapewnia śmierć owada.
na szczycie dzbana znajduje się wieczko zwane operculum. Pokrywa utrzymuje wodę deszczową, która w przeciwnym razie rozcieńczyłaby soki trawienne.
śliska krawędź dzbana nazywana jest perystomem.,
gatunek dzbana Nepenthes Radża z Borneo jest wystarczająco duży, aby utopić szczura
„ma wiele rowków i mikrostrukturę, która sprawia, że owady nie mogą się do niego tak dobrze przywiązać”, wyjaśnia dr Tanya Renner, która badała rośliny dzbana do swojego doktoratu i będzie je badać jako profesor na San Diego State University, od sierpnia 2015. Obecnie jest doktorantką na University of Arizona.
obręcz jest bardzo „mokra” – dodaje., Innymi słowy, ” kiedy woda dotyka go, czyni go bardzo śliskim.”
gdy owad wślizgnie się do basenu dzbana, wnętrze dzbana jest wyjątkowo woskowe. „To jak jazda na łyżwach po powierzchni liści”, mówi, a robaki nie mogą uzyskać żadnej przyczepności, aby czołgać się.
nawet latające owady rzadko uciekają. Jeśli robak nie utonie natychmiast, cukry i soki trawienne dają płynowi lepkość, która sprawia, że latanie z mokrymi skrzydłami jest bardzo trudne.
szkolenie ryjówki
ale jeden tropikalny gatunek dzbana, Nepenthes lowii, ma tendencję do ciekawego braku owadów.,
zamiast tego dzbany tej rośliny wypełniają się odchodami znacznie większej zdobyczy: Tupaia montana, ryjówki górskiej.
aby sprawdzić, czy rośliny dzbanecznika rozwinęły korzystną dla obu stron relację z ryjówką, w 2009 roku zespół naukowców pod kierownictwem dr Jonathana Morana z Royal Roads University w Kanadzie udał się do montane cloud forest w Malezji, gdzie rośnie N. lowii.
pojedyncza roślina N. lowii ma dwa rodzaje dzbanów: dzbany naziemne wzdłuż ziemi i dzbany powietrzne trzymane w powietrzu.,
drzewo ścina okoń na dzban i zlizuje słodki sok z jego obręczy
zdalnie nagrywając te rośliny w ciągu dnia, zespół potwierdził, że tylko naziemne dzbany łapią owady. Filmy pokazały, że dzbany są odwiedzane przez ryjówkę, która zjada nektar wytwarzany przez roślinę na jej obręczy.
podczas gdy ryjówka drzewiasta żeruje, często wypróżnia się do dzbana. Kał jest bardzo bogaty w azot i byłby niezwykle przydatny dla rośliny.,
aby ustalić, czy rośliny były w stanie włączyć azot z odchodów strzępek drzew, naukowcy przeprowadzili analizę stabilnych izotopów na liściach dzbana, techniki, która śledzi pochodzenie pierwiastka. Zespół doszedł do wniosku, że rośliny N. lowii z dzbankami powietrznymi czerpią 57-100% azotu z tej kupy ryjówki.
badanie to ujawniło pierwszy znany mutualizm między mięsożerną rośliną a ssakiem. Odkrycie wywołało nagłe zainteresowanie naukowców gigantycznymi roślinami, które jedzą mięso.,
na przykład gatunek dzbana Nepenthes Radża z Borneo jest wystarczająco duży, aby utopić szczura.
podobnie jak wnętrze noworodka, każdy nubile dzban rozpoczyna swoje życie całkowicie wolne od drobnoustrojów
co wywołało spekulacje, że niektóre rośliny rzeczywiście zabijały i zjadały mięso ssaków.
w 2011 roku inna grupa naukowców z Niemiec i Malezji udała się na Borneo, aby monitorować tę gigantyczną roślinę dzbankową.
podobnie jak w poprzednim badaniu, naukowcy sfilmowali rośliny dzbankowe, aby ujawnić, kto je odwiedził., Ale zamiast filmować tylko nocnych gości, grupa ta podzieliła swój czas nagrywania na dzień i noc.
odkryli, że w ciągu dnia drzewo ścina okonie na dzbanie i zlizuje słodki sok z obręczy dzbana, a następnie wypróżnia się bezpośrednio do niego.
Po zachodzie słońca nocny szczur Rattus baluensis żywi się w ten sam sposób, wymieniając słodki sok na bogate w azot odchody. Te same gatunki roślin dzbanecznikowych tworzą liczne symbiozy ze ssakami, oddzielone jedynie porą dnia.
w trakcie dwumiesięcznego badania tylko jeden ssak utonął w dzbaneczniku., Rośliny dzbanecznikowe prawdopodobnie nie zamierzają zabijać gryzoni, choć dość przerażająco, mimo obecności zwłok szczura, inne zwierzęta nadal szukały nektaru i korzystały z toalety dzbanecznikowej.
ale szczurzy trup mógł odstraszyć inne stworzenie: nietoperze.
Jaskinia nietoperzy
kilku naukowców przez lata obserwowało nietoperze śpiące w tropikalnych dzbankach.
ale do czasu publikacji badań nad ryjówką, większość naukowców zakładała, że nietoperze są po prostu darmozjadami, wykorzystującymi dzbany jako wolne Motele, gdy nie udało im się dotrzeć do stałego gniazda przed wschodem słońca.,
wystarczyło, że kochający nietoperze Duet naukowy, doktoranci Caroline i Michael Schöner, udowodnili, że nietoperze są lojalnymi, płacącymi klientami.
rośliny naprawdę korzystają z nietoperzy
Duet udał się do nizinnych lasów Borneo w poszukiwaniu dzbanecznika Nepenthes hemsleyana. Gatunek ten został zaobserwowany u nietoperzy włochatych (Kerivoula hardwickii hardwickii), a kilka wskazówek wskazywało na to, że rośliny te ewoluowały, aby zachęcić najemców nietoperzy.
N., hemsleyana jest do siedmiu razy gorsza w łapaniu owadów niż jej bliska kuzynka, N. rafflesiana i N. hemsleyana, również są do czterech razy dłuższe. Ta zwiększona długość pozwoliłaby na wygodniejsze dopasowanie pałki.
Kiedy Schöners wiedzieli, jakich typów dzbanów szukać, nietoperze były łatwe do znalezienia. W ciągu zaledwie sześciu tygodni, zespół znalazł 32 różne nietoperze wełniste koczujące w dzbankach. Nietoperz wełniany jest jedynym gatunkiem nietoperza, który został znaleziony w dzbankach.,
Michael i Caroline umieścili trackery na 17 nietoperzy, aby określić, jak bardzo nietoperze wykorzystują rośliny dzbana jako dzienne noclegowiska.
to, co odkryli, było zaskakujące: nietoperze wełniste używają wyłącznie dzbanów N. hemsleyana jako nocnych noclegowisk. Choć Las posiada wiele innych opcji bat-motel, takich jak zwinięte liście lub wydrążone drzewa, do nietoperza wełnistego, dzbany rośliny są domem.
nietoperze też są dobre. „Analiza stabilnych izotopów wykazała, że rośliny naprawdę korzystają z nietoperzy”, mówi Caroline. N., hemsleyana zbiera około jednej trzeciej azotu w liściach z wełnistych odchodów nietoperzy. Badania zostały opublikowane w Biology Letters.
ten rodzaj mutualizmu jest bardzo rzadki.
gdy rośliny i zwierzęta zwykle współpracują, rośliny dostarczają żywność w zamian za usługi. Rośliny mogą na przykład dostarczać pożywny nektar lub owoce, a w zamian zwierzęta odwiedzają rośliny, aby nakarmić, rozprowadzając pyłek lub nasiona, gdy odchodzą.,
w przypadku roślin dzbanecznikowych role są odwrócone: roślina otrzymuje pożywny azot, a zwierzę otrzymuje usługi, takie jak ochrona przed drapieżnikami i pogodą.
Caroline i Michael Schöner są nadzorowani przez Dr Gerald Kerth z Uniwersytetu w Greifswaldzie w Niemczech i Dr T Ulmar Grafe z Uniwersytetu Brunei W Darussalam. Razem grupa pracuje nad lepszym zrozumieniem tego wyjątkowego mutualizmu.
zespół uruchomił drugi eksperyment monitorujący, który był znacznie dłuższy i zbadał więcej terenów polowych na Borneo., Badania te wykazały, że nietoperze również czasami gniazdują w drugim gatunku Nepenthes, N. bicalcarata.
gdy roślina wyczuwa owada w swoim dzbanie, wytwarza enzymy
nietoperze mają swoje powody, aby preferować gnicie w N. hemsleyana, zespół odkrył. Dzbany N. hemsleyana tworzą lepszy mikroklimat dla nietoperzy, utrzymując bardziej stabilną i wyższą wilgotność niż dzbany N. bicaclarata.
„nietoperze mają ogromną błonę skrzydłową”, zauważa Caroline, i to przez tę błonę nietoperze tracą dużo wody., Dzban, który utrzymuje wyższą wilgotność, może być ogromnym plusem dla nietoperzy walczących z odwodnieniem.
niezdrowe nietoperze mogą również cierpieć na ektopasożyty.
nietoperze, które przebywały tylko w N. hemsleyana, były całkowicie wolne od pasożytów, w przeciwieństwie do nietoperzy, które spędzały czas w N. bicalcarata, innych gatunkach dzbaneczników. W przeciwieństwie do N. bicalcarata, dzbany N. hemsleyana mają śliską woskową strefę na wewnętrznej powierzchni, co utrudnia pasożytom składanie jaj na ścianach dzbana.
nietoperze, które wolały zaganiać się w N., hemsleyana była w lepszym stanie ogólnym, była większa, cięższa i wolna od pasożytów.
dlaczego nietoperze w ogóle przejmują się N. bicalcarata?
ten gorszy miotacz jest po prostu bardziej powszechny, a zmęczony nietoperz nie zawsze może być wybrednym nietoperzem.
inne czynniki wpływają również na podejmowanie decyzji przez nietoperze, takie jak odległość miotacza od ziemi lub ekspozycja na deszcz i światło słoneczne, a Schöners odkryli wtedy, gdy było to możliwe, nietoperze wykazywały lojalność wobec przesiedlania w różnych miotaczach N. hemsleyana.,
drugie opracowanie zostało opublikowane w czasopiśmie Oecologia, a wkrótce kolejne publikacje.
walka chemiczna
aby strawić pułapki na owady, rośliny dzbanecznikowe muszą być utalentowanymi chemikami. Produkują białka zwane enzymami, które rozkładają zdobycz owadów.
„owady są jak małe Czołgi”, wyjaśnia Dr Renner.
pancerz podobny do egzoszkieletu owada jest wykonany z bardzo wytrzymałego białka zwanego chityną. Chityna ma skomplikowaną strukturę odporną na większość ogólnych enzymów.,
gdy roślina wyczuwa owada w dzbanku, najpierw wytwarza enzymy zwane chitynazami. Tylko te enzymy mogą przeciąć chitynę w pancerzu owada.
gdy pancerz zostanie naruszony, roślina uruchamia drugą falę enzymów. Należą one głównie do trzech kategorii: proteazy, które rozkładają białka, lipazy, które redukują tłuszcz i esterazy, które atakują szereg innych związków.
enzymy roślinne są bardzo specyficzne, co skłoniło Dr Rennera do zastanowienia się, w jaki sposób rośliny zdobyły tak zaawansowaną broń.,
„większość z nich wygląda bardzo podobnie do enzymów, które rośliny używają w obronie”, mówi Dr Renner. „Nie-mięsożerne rośliny muszą chronić się przed różnego rodzaju rzeczami.”
rośliny często muszą bronić się przed grzybami chorobotwórczymi, takimi jak pleśnie. Grzyby posiadają solidne ściany komórkowe ze znanym kluczowym składnikiem: chityną.
zarówno grzyby, jak i owady używają chityny jako części swojego pancerza przeciwko broni chemicznej.,
badania Dr Rennera, opublikowane w czasopiśmie „Molecular Biology and Evolution”, pokazują, że wcześni przodkowie roślin dzbanecznikowych współwystępowali wspólne białka obronne, które zabijają grzyby, aby móc trawić egzoszkielety owadów.
armia drobnoustrojów
ale niektóre gatunki dzbaneczników wydają się pozyskiwać drobnoustroje do produkcji enzymów dla nich.
Leonora Bittleston jest doktorantką na Uniwersytecie Harvarda w USA, studiując zarówno rośliny Dzbanecznikowe Nepenthes na Borneo, jak i niepowiązany rodzaj rośliny dzbanecznikowej Sarracenia, który rośnie w Harvard Forest w stanie Massachusetts.,
podobnie jak wnętrze noworodka, każdy nubile dzban zaczyna swoje życie całkowicie wolne od drobnoustrojów. Gdy dzban się otwiera, odporne bakterie, grzyby, pierwotniaki, a nawet owady wodne dryfują do płynu dzbana, zarabiając na życie w niebezpiecznym płynie.
i podobnie jak drobnoustroje, które żyją w ludzkim jelicie, małe stworzenia wewnątrz płynu dzbana pomagają gospodarzowi wchłonąć dodatkowe składniki odżywcze z ich pożywienia.
rośliny Sarracenia pitcher, które rosną w Harvard Forest, mogą polegać wyłącznie na mutualistach mikrobiologicznych, aby strawić swoją zdobycz owadów., Krótko mówiąc, bakterie rozpuszczają ciało swoich ofiar, a nie robią to sami.
„jak dotąd nie ma dowodów na to, że Sarracenia wytwarzają własne chitynazy”, wyjaśnia Leonora. Drożdże grzybicze i bakterie wytwarzają jednak chitynazy, a badania Leonory sugerują, że są to drobnoustroje, które mają największy wpływ na zdrowie Sarracenia.
Leonora jest jednym z pierwszych naukowców, którzy zbadali maleńkie społeczności, które gromadzą się wewnątrz dzbanów., Jej pierwsze badanie roślin dzban opisuje metody, które opracowała w celu porównania społeczności wewnątrz płynu dzban, i jest publikowany w Austral Ecology.
nawet gdy siedliska roślin tropikalnych dzbanów są niszczone w rekordowym tempie, naukowcy i odkrywcy odkrywają nowe gatunki roślin dzbanów na Borneo i Filipinach.
„zwłaszcza na terenach górskich, myślę, że jest kilka gatunków jeszcze nie odkrytych, a co robią… nikt nie wie”, mówi Caroline Schöner.