de flesta kanna växter sluka insekter, och evolution har format de tre delarna av en kanna till varje utföra en exakt uppgift som säkerställer en insekt bortgång.
på toppen av krukan är ett lock som kallas en operculum. Locket håller ut regnvatten som annars skulle späda matsmältningsjuice.
den hala kanten av kannan är känd som peristomen.,
kannan arter Nepenthes rajah av Borneo är stor nog för att dränka en råtta
”Det har massor av spår, och en struktur som gör det så att insekter inte kan bifoga det så bra,” förklarar Dr Tanya Renner som studerat kanna växter för sin Doktorsexamen, och kommer att fortsätta att utforska dem som professor vid San Diego State University, i början av augusti 2015. Hon är för närvarande doktorand vid University of Arizona.
fälgen är mycket ”vätbar”, tillägger hon., Med andra ord, ”när vatten berör det, gör det det väldigt halt.”
När en insekt glider in i kannapoolen är insidan av kannan extremt vaxartad. ”Det är som skridskoåkning på en bladyta”, säger hon, och buggarna kan inte få något drag att krypa ut.
även flygande insekter flyr sällan. Om en bugg inte drunknar omedelbart, ger sockerarterna och matsmältningsjuice vätskan en klibbighet som gör att flyga med våta vingar mycket svårt.
utbildningen av shrewen
men en tropisk kanna växtarter, Nepenthes lowii, tenderar att vara märkligt saknas i insekter.,
i stället fyller denna plantas kannor med avföring från ett mycket större byte: Tupaia montana, montanträdet shrew.
för att se om krukväxterna hade utvecklat ett ömsesidigt fördelaktigt förhållande med shrewen, reste 2009 ett team av forskare ledd av Dr Jonathan Moran vid Royal Roads University i Kanada till Montane cloud forest i Malaysia där N. lowii växer.
en enskild anläggning av N. lowii har två typer av kannor: markbundna kannor längs marken och antennkannor som hålls i luften.,
träd shrews abborre på kannan och slicka sugary juice från dess kant
genom att fjärr videotap dessa växter under dagen, bekräftade laget att endast de markbundna kannor fånga insekter. Videor visade antenn kannor besöks av trädet shrew, som äter nektar växten producerar på sin kant.
medan trädet shrew matar, defecates det ofta in i krukan. Avföringen är mycket kväverik och skulle vara mycket användbar för växten.,
för att avgöra om växterna kunde införliva kväve från trädets shrew-spillning genomförde forskarna en stabil isotopanalys på krukans löv, en teknik som spårar ursprunget till ett element. Teamet drog slutsatsen att N. lowii-växter med antennkannor härleder 57-100% av deras kväve från denna shrew poo.
denna studie avslöjade den första kända mutualismen mellan en köttätande växt och ett däggdjur. Upptäckten utlöste ett plötsligt vetenskapligt intresse för de jätte växter som äter kött.,
till exempel är pitcher-arten Nepenthes rajah av Borneo tillräckligt stor för att drunkna en råtta.
precis som insidan av ett nyfött barn, börjar varje nubile kanna sitt liv helt fritt från mikrober
som utlöste spekulationer om att vissa växter faktiskt dödade och åt köttet av däggdjur.
Under 2011, ett annorlunda band av forskare från Tyskland och Malaysia på väg till Borneo för att övervaka denna jätte pitcher plant.
liksom den tidigare studien filmade forskarna pitcher växter för att avslöja vem som besökte dem., Men i stället för att bara filma nattbesökare delade den här gruppen sin inspelningstid mellan dag och natt.
de fann att under dagen suger träd abborre på krukan och slickar sockerjuice från kannfälgen och defekerar sedan direkt in i den.
Efter solnedgången matar den nattliga Rattus baluensis på samma sätt och handlar med söt juice för kväverika avföring. Samma kanna växtarter bildar flera symbioser med däggdjur, separerade endast vid tidpunkten för dagen.
under tvåmånadersstudien drunknade bara ett däggdjur faktiskt i en krukväxt., Krukväxterna har förmodligen inte för avsikt att döda gnagare, men krypligt nog, trots närvaron av råttkroppen, sökte andra djur fortfarande nektar och använde krukans toalett.
men råttkadaver kunde ha avskräckt en annan varelse: fladdermöss.
Fladdermusgrottan
några forskare hade glimt fladdermöss sover i tropiska kanna växter genom åren.
men tills trädet shrew studier publicerades, de flesta forskare antog fladdermöss var helt enkelt frilansare, utnyttja kannor som gratis motell när de misslyckades med att nå sin permanenta tupplur vid soluppgången.,
det tog en bat-älskande vetenskap duo, doktorander Caroline och Michael Schöner, att visa att fladdermössen är faktiskt lojala, betalande kunder.
växterna gynnas verkligen av fladdermöss
duon reste till låglänta skogarna i Borneo på jakt efter krukväxterna Nepenthes hemsleyana. Denna art hade observerats värd ulliga fladdermöss (Kerivoula hardwickii hardwickii), och några ledtrådar antydde växterna hade utvecklats för att locka bat hyresgäster.
N., hemsleyana är upp till sju gånger värre vid fångst av insekter än sin nära kusin, N. rafflesiana och N. hemsleyana pitchers är också upp till fyra gånger längre. Denna ökade längd skulle tillåta en lanky bat att passa mycket mer bekvämt.
När Schöners visste vilka pitcher typer att leta efter, var fladdermöss lätt att hitta. På bara sex veckor hittade laget 32 olika ulliga fladdermöss i kannor. Den ulliga fladdermusen är den enda fladdermusen de hittade i kannor.,
Michael och Caroline placerade sedan trackers på 17 av fladdermöss, för att kvantifiera hur mycket fladdermöss använder kanna växter som dagtid roosts.
vad de fann var överraskande: de ulliga fladdermössen använder uteslutande N. hemsleyana pitchers som dagtid roosts. Även om skogen har många andra bat-motell alternativ, såsom räfflade blad eller ihåliga träd, till ulliga fladdermöss, kanna växter är hemma.
fladdermöss är bra hemmafruar också. ”Stabil isotopanalys visade att växterna verkligen drar nytta av fladdermössen”, säger Caroline. N., hemsleyana skördar ungefär en tredjedel av kväve i sina löv från ulliga fladdermöss. Studien publicerades i Biologibokstäver.
denna typ av mutualism är mycket sällsynt.
När växter och djur vanligtvis samarbetar, tillhandahåller växterna mat i utbyte mot tjänster. Växter kan till exempel leverera näringsrik nektar eller frukt, och i gengäld besöker djur växterna för att mata, distribuera pollen eller frön när de lämnar.,
med kanna växter är rollerna omvända: växten får näringsrikt kväve och djuret får tjänster som skydd mot rovdjur och väder.
Caroline och Michael Schöner övervakas av Dr Gerald Kerth av Universitetet i Greifswald i Tyskland och Dr T Ulmar Grafe från Universitet i Brunei Darussalam. Tillsammans arbetar gruppen för att bättre förstå denna exceptionella mutualism.
teamet lanserade ett andra övervakningsexperiment som var mycket längre och utforskade fler fältplatser över Borneo., Denna forskning avslöjade fladdermöss också ibland roost i en andra Nepenthes arter, N. bicalcarata.
Efter att en växt känner av en insekt i sin kanna producerar den enzymer
fladdermöss har sina skäl att föredra att roost i N. hemsleyana, laget upptäckte. N. hemsleyana pitchers skapar ett bättre mikroklimat för fladdermössen, vilket håller en stabilare och högre fuktighet än pitchers av N. Bicaclarata.
”fladdermössen har ett stort vingmembran”, noterar Caroline, och det är genom detta membran att fladdermöss förlorar mycket av sitt vatten., En pitcher roost som upprätthåller en högre luftfuktighet kan vara ett stort plus till en fladdermus kämpar uttorkning.
ohälsosamma fladdermöss kan också drabbas av ektoparasiter.
fladdermöss som bara tuktade i N. hemsleyana var helt fria från parasiter, till skillnad från fladdermöss som tillbringade tid i N. bicalcarata, de andra kannararterna. Till skillnad från N. bicalcarata har N. hemsleyana pitchers en halt vaxartad zon på sin inre yta, vilket gör det svårt för parasiter att lägga ägg på kannväggarna.
fladdermöss som föredrog att tuta i N., hemsleyana var i bättre övergripande skick, större, tyngre och fri från parasiter.
så, varför stör fladdermöss med N. bicalcarata alls?
denna underlägsna pitcher roost är helt enkelt vanligare och en trött fladdermus kan inte alltid vara en kräsen fladdermus.
andra faktorer påverkar bat beslutsfattandet också, såsom kannans avstånd från marken, eller exponering för regn och solljus och Schöners upptäckte då när det var möjligt, visade fladdermössen en lojalitet för vidarebosättning i olika N. hemsleyana pitchers.,
den andra studien publicerades i tidskriften Oecologia, och fler publikationer kommer snart att följa.
kemisk krigföring
för att smälta insekterna som de fångar, måste Krukväxter vara begåvade kemister. De producerar proteiner som kallas enzymer för att bryta ner deras insektsbyte.
”insekter är som små tankar”, förklarar Dr Renner.
pansarliknande exoskelett av en insekt är gjord av ett mycket robust protein som kallas kitin. Kitin har en komplicerad struktur immun mot de flesta allmänna enzymer.,
efter en växt känner av en insekt i sin kanna producerar den först enzymer som kallas chitinaser. Endast dessa enzymer kan skära en chink i insektens kitinpansar.
När rustningen har äventyrats lanserar växten en andra våg av enzymer. Dessa faller mestadels i tre kategorier: proteaser som bryter ner proteiner, lipaser som minskar fett och esteraser som angriper en rad andra föreningar.
växtenzymerna är mycket specifika, vilket ledde Dr Renner att undra hur växterna förvärvade sådana avancerade vapen.,
”majoriteten av dem ser verkligen ut som enzymer som växter använder i försvar”, säger Dr Renner. ”Icke-köttätande växter måste skydda sig mot alla möjliga saker.”
växter måste ofta försvara sig mot sjukdomsframkallande svampar som mögel. Svamparna har robusta cellväggar med en bekant viktig ingrediens: kitin.
både svampar och insekter använder kitin som en del av sin rustning mot kemiska vapen.,
Dr Renners forskning, publicerad i tidskriften Molecular Biology and Evolution, visar de tidiga förfäderna av pitcher plants co-opted common defence proteins that kill fungi, för att kunna smälta insekts exoskelett.
en mikrobiell armé
men vissa kannararter verkar värva mikrober för att tillverka enzymer för dem.Leonora Bittleston är doktorand vid Harvard University i USA och studerar både Nepenthes pitcher plants i Borneo, och en orelaterad pitcher plants genus Sarracenia som växer i Harvard Forest, Massachusetts.,
precis som insidan av ett nyfött barn börjar varje nubile pitcher sitt liv helt fritt från mikrober. När kannan öppnas, glider fjädrande bakterier, svampar, protozoer och till och med vattenlevande insekter in i krukvätskan och lever i den farliga vätskan.
och ungefär som mikroberna som lever inuti den mänskliga tarmen, hjälper de små critters inuti krukvätskan värden att absorbera ytterligare näringsämnen från maten.
Sarracenia kanna växter som växer i Harvard Forest kan förlita sig uteslutande på mikrobiella mutualister för att smälta sina insektsbyten., Kort sagt, de får bakterier att lösa köttet av sina offer i stället för att göra det själva.
”hittills finns det inga bevis för att Sarracenia gör sina egna chitinaser”, förklarar Leonora. Svampjäst och bakterier gör chitinaser, och Leonoras forskning föreslår att de är mikroberna som har den största effekten på Sarracenia hälsa.
Leonora är en av de första forskarna att studera de små samhällen som monterar inuti kanna växter., Hennes första pitcher plant studie beskriver de metoder hon utvecklat för att jämföra samhällen inuti kannvätskan, och publiceras i Austral ekologi.
även när tropiska pitcher växtlivsmiljöer förstörs på rekordnivå upptäcker forskare och upptäcktsresande nya pitcher växtarter i Borneo och Filippinerna.
”särskilt i bergsområdena tror jag att det finns flera arter som ännu inte upptäckts, och vad de gör… ingen vet”, säger Caroline Schöner.