Другая эволюция

В отличие от всех других растений, плотоядные пошли по необычному эволюционному пути. В то время как большинство растений получают питательные вещества из почвы, плотоядные, столкнувшись с крайне неблагоприятными условиями существования на не плодородных почвах, не сдались перед превратностями судьбы, а придумали в результате естественного отбора свой способ выживания и научились получать питательные вещества из насекомых, а в некоторых случаях и из мелких животных, переквалифицировавшись в хищников. Ученые, исследовав ДНК различных групп плотоядных растений, пришли к выводу, что все они произошли независимо друг от друга в разных частях света, несмотря на то, что в некоторых случаях их морфология схожа. Таким образом, можно сделать вывод, что природа не раз повторялась в своих творениях. Примером этому служат различные семейства растений, питающихся живыми организмами.

Непентесы (Nepenthes) - один из родов плотоядных растений. Насчитывается около 120 видов, преимущественно произрастающих в тропиках Азии, однако некоторые единичные виды распространились от Мадагаскара до Австралии. Но настоящая сокровищница Непентесов, включающая наибольшее число видов, в том числе эндемиков - это остров Борнео, третий по величине остров нашей планеты.

Единственный род непентес в монотипном семействе непентовые (Nepenthaceae), назван так в честь травы забвения из древнегреческой мифологии - непенфа. Произрастают Непентесы как в низменных, так и в высокогорных тропических лесах. Некоторые виды приспособились к экстремальным условиям высоко в горах, где высокая дневная температура сменяется почти нулевыми значениями ночью. Эти растения встречаются на неплодородных почвах , размываемых ливневыми дождями. Чаще всего произростают они на заболоченных участках леса с низким содержанием фосфора и азота, скальных образованиях, а также керангах. Керанги - это похожие на саванну огромные каменные площадки на вершинах невысоких гор, покрытые мхами и поросшие кустарниковой растительностью, приспособившейся к высокой кислотности почвы, палящему солнцу и практически полному отсутствию питательных веществ. Сами же Непентесы, как правило - кустарниковые или полукустарниковые лианы, имеющие слабую корневую систему и стебель, в некоторых случаях взбирающиеся по стволам и ветвям деревьев на десятки метров в высоту.

Также среди Непентесов встречаются эпифиты, растущие на деревьях без контакта с почвой. Мужские и женские цветки Непентесов расположены в кистях или метелках, на разных растениях. Многие виды Непентесов обладают двумя типами ловчих кувшинов, верхними и нижними. Кувшины - это модифицированные листья, приспособленные для ловли и переваривания добычи. Нижние располагаются на земле и имеют более округлую форму и крупные размеры. В то время как верхние кувшины намного меньше и более вытянутой формы, что позволяет растению без труда виться вверх в поисках добычи. Сверху кувшины защищены крышечкой, предохраняющей от переполнения дождевой водой. Спереди в два ряда располагаются своеобразные крылья, покрытые волосками, служащие опорой и направляющие насекомых в кувшин.

Как это работает

Насекомое, привлеченное сладким ароматом нектара, который выделяют специальные железы на перистоме и внутренней стороне крышечки, ничего не подозревая, садится на ловчий кувшин Непентеса, который, к её несчастью, увенчан рядом пластинок, похожих на лезвия коньков, покрытых воском, и соскальзывает внутрь кувшина. Стенки внутренней стороны кувшина покрыты микроскопическими восковыми пластинами, которые не позволяют насекомым выбраться наружу. В таких случаях не помогают ни цепкие коготки, ни липкие подушечки на лапках, которые забиваются воском и скользят. Внутри кувшина находится жидкость, при попадании в которую насекомое, пытаясь выбраться, машет крыльями и лапками, тем самым увлекая себя еще глубже на дно. Жидкость состоит из двух слоев. Верхний слой - это дождевая вода, нижний - коктейль из пищеварительных ферментов, которые выделяют специальные железы на дне кувшина. Эти ферменты достаточно сильны, что бы проникнуть сквозь хитиновый покров насекомого и растворить его внутренности, извлекая полезные для растения питательные вещества.

Удивительные факты

Хотя непентисы являются коварными врагами насекомых, все же с некоторыми из них существует крепкая симбиотическая связь, приносящая немалую пользу обоим. Муравьи вида Polyrhachis pruinosa обладают уникальной способностью спускаться внутрь кувшина без угрозы для жизни и выбираться наружу. Даже попав в жидкость, они демонстрируют искусное мастерство пловца и с легкостью выбираются на внутренние стенки кувшина. Далее им приходится столкнуться с ещё одним препятствием - рядом заостренных внутрь пластин перистома. Не каждый муравей может преодолеть их с первой попытки, срываясь вниз. Порой такие попытки выбраться муравьи предпринимают по несколько раз. Взаимоотношения насекомого и растения заключаются в том, что эти муравьи извлекают умерших насекомых из кувшина, предотвращая замусоривание, и не позволяя процессам гниения нанести вред растению. Извлеченные насекомые идут на корм личинкам муравьев, которые нуждаются в протеине. Сами же муравьи питаются нектаром, который служит приманкой для одних насекомых и сладким поощрением для муравьев этого вида.

Существуют и другие виды симбиоза Непентесов и насекомых. Например, некоторые виды москитов откладывают яйца в недавно выросшие кувшины. Личинка проходит все стадии развития перед окукливанием в жидкости, наполняющей кувшин, приспособившись к жизни в среде с повышенной кислотностью. А выйдя из куколки, будучи взрослой особью улетает прочь, возвращаясь только отложить яйца. Иногда эти кувшины служат домом пауку-крабу (Misumenops nepenthicola), который охотно поедает добычу, пойманную растением, а также охотится на живущих в недрах кувшина личинок москитов, ныряя за ними. Самые маленькие лягушки старого света (Microhyla nepenthicola), которые впервые были описаны учеными в августе 2010 года, откладывают икринки на краях ловчих кувшинов, а головастики растут и развиваются в жидкости наполняющей эти кувшины. Организмы, которые проводят по крайней мере часть своей жизни в кувшине растения, называют инфауной Непентеса. А организмы, специализирующиеся только на одном виде растения Непентес и не встречающиеся в кувшинах других видов, называются н епентобионты (nepenthebionts). Другие же организмы, тесно взаимодействующие с Непентесами, но не ограничивающие свои связи только с одним из видов, называются н епентофилы (nepenthophiles).

Эти взаимоотношения еще не полностью изучены, но ученые предполагают, что насекомые получают от растения жилье, питание или защиту, а растение в свою очередь получает ускоренное разрушение захваченной добычи и передачу азота растению путем выделения ионов аммония, а также поддержание в норме уровня вредных бактериальных популяций. Существует также удивительный факт симбиоза животных и Непентесов, говорить о котором приходится с долей иронии. Дело в том, что ученые из канадского университета во время экспедиции на острове Борнео обнаружили, что горная тупайя, мелкий зверек похожий на белку, во время кормления нектаром использует кувшины одного из видов Непентесов (N. lowii) как биотуалет. Расстояние от отверстия чаши до вышерасположенных желёз, выделяющих нектар, в точности соответствует длине тела горной тупайи, а диаметр отверстия хорошо сочетается с габаритами самого зверька. Заметив это, они установили скрытые камеры и зафиксировали данный научный факт. Растение получает недостающий азот, необходимый для роста, а тупайя нектар. Таким образом животные, насекомые и Непентесы извлекают огромную пользу из этих взаимоотношений.