Növényevő állatok elleni védekezés a
A növényevő állatok elleni védekezés a növények védekező mechanizmusait írja le, amelyekkel elkerülhető, hogy a növényeket felfalják. Számos olyan alkalmazkodás létezik, amely a növényevő állatok hatásának csökkentésével javítja a növények túlélését és szaporodását.
Sok növény termel olyan vegyi anyagokat, amelyek megváltoztatják a növényevők viselkedését, növekedését vagy túlélését. Ezek a kémiai védekező anyagok taszító vagy mérgező hatásúak lehetnek a növényevők számára, vagy csökkenthetik a növény emészthetőségét. Egyes növények, az úgynevezett hiperakkumulátorok, az állatok számára mérgező nehézfémek tárolására specializálódtak.
Egyes növények ösztönzik a növényevők természetes ellenségeinek jelenlétét, amelyek viszont védik a növényt. Egyes növények otthont adnak a hangyáknak, amelyek erőteljesen védik a növényt.
A növények által alkalmazott egyéb védekezési stratégiák közé tartozik a növényevők elől való időbeni vagy helyben történő menekülés vagy elkerülés. Olyan helyeken nőhetnek, ahol a növényeket a növényevők nem találják meg könnyen, vagy nem jutnak hozzájuk. Növekedhetnek akkor, amikor a növényevők nincsenek a közelben. A növényevők figyelmét elterelhetik a nem létfontosságú részek felé, vagy a növény képes lehet helyreállni a növényevő által okozott károkból.
A védekezés minden típusa lehet konstitutív (mindig jelen van a növényben) vagy indukált (a növényevők által okozott károsodásra vagy stresszre reagálva termelődik). A növények reagálhatnak és reagálnak is a károsodásra.
Történelmileg a rovarok voltak a legjelentősebb növényevők, különösen a rovarok lárvái. A szárazföldi növények evolúciója szorosan összefügg a rovarok evolúciójával. Míg a legtöbb növényi védekezés a rovarok ellen irányul, más védekezések is kialakultak, amelyek a gerinces növényevők, például a madarak és az emlősök ellen irányulnak.
A növények növényevő állatokkal szembeni védekezőképességének tanulmányozása nemcsak evolúciós szempontból fontos, hanem azért is, mert ezek a védekezőképességek felhasználhatók a mezőgazdaságban, beleértve az emberi és állati táplálékforrásokat is.
A rókagomba több halálos vegyi anyagot termel, nevezetesen szív- és szteroid glikozidokat. Fogyasztása hányingert, hányást, hallucinációkat, görcsöket vagy halált okozhat.
A mérges szömörce urushiolt termel, hogy megvédje a növényt a növényevőkkel szemben. Az emberekben ez a vegyi anyag allergiás bőrkiütést okoz.
Speciális kémiai védekezés
A növényi vegyi anyagok úgy fejlődtek ki, hogy hatással legyenek a rovarokra. Néhány ilyen biokémiai útvonal létezik a gerincesekben, beleértve az embert is. Számos gyógyszer a növények által a növényevők elleni védekezéshez használt vegyi anyagokból származik. Ilyen például az ópium, az aszpirin, a kokain és az atropin.
A pirrolizidin alkaloidokat a növények a rovarok elleni védekezési mechanizmusként termelik. Több mint 660 PA-t és PA N-oxidot azonosítottak több mint 6000 növényben. Ezek mintegy fele hepatotoxicitást mutat, azaz megtámadja a májműködést.
A védekező tulajdonságok evolúciója
A legkorábbi szárazföldi növények 450 millió évvel ezelőtt (mya), az ordovíciumban fejlődtek ki a vízi növényekből. Ezeknek a korai szárazföldi növényeknek nem volt érszövetük, és a szaporodásukhoz szabad vízre volt szükségük. Az érrendszeri növények később jelentek meg, és diverzifikációjuk a devon korban (kb. 400 mya) kezdődött. Olyan alkalmazkodási képességekkel rendelkeztek, mint a védőbevonat, amely csökkentette a szöveteikből történő párolgást.
A száraz körülmények között az érő növények szaporodása és terjedése a speciális magszerkezetek evolúciója révén valósult meg. A virágos növények (angiospermák) kréta időszakban bekövetkezett diverzifikációja a rovarok fajszaporodásának hirtelen kirobbanásával hozható összefüggésbe. A rovarok e diverzifikációja jelentős szelekciós erőt jelentett a növények evolúciójában, és a védekező alkalmazkodással rendelkező növények szelekciójához vezetett. A korai rovarok növényevői a növényzetet harapták vagy rágták; de az érrendszeri növények evolúciója a növényevés más formáinak társevolúciójához vezetett, mint például a nedvszívás, a levélbányászat, az epeképződés és a nektártáplálkozás.
Növényevők nyilvántartása
A növényevésről a földtörténeti időben három forrásból származó ismereteink vannak:
- megkövesedett növények, amelyek megőrizhetik a védekezés (például a tüskék) vagy a növényevők által okozott károsodások nyomait;
- növényi törmelék megfigyelése a megkövesedett koprolitban (állati ürülék); és
- a növényevő szájszervek felépítése.
Sokáig mezozoikumi jelenségnek hitték, de a növényevés bizonyítékai szinte azonnal előkerülnek, amint a kövületek, amelyek ezt kimutathatják, előkerülnek. A szilur kor vége felé, 420 mya körül, az első sporangium- és szárkövületeket tartalmazó fosszíliák után kevesebb mint 20 millió évvel már bizonyíték van arra, hogy a sporangiumokat megették. Az állatok a korai devon növények spóráival táplálkoztak, és a Rhynie-kőzet is bizonyítékot szolgáltat arra, hogy az élőlények a "szúrd és szívd" technikával táplálkoztak a növényekből. Sok korabeli növényt tüskeszerű kinövésekkel konzerváltak, amelyeknek védelmi szerepe lehetett.
Az ezt követő 75 millió év alatt a növények egy sor összetettebb szervet fejlesztettek ki - a gyökerektől a magokig. Az egyes szervek kifejlődése és a táplálkozás között 50-100 millió év telt el. A lyukakból való táplálkozást és a csontvázasodást a korai permben jegyezték fel, a felszíni folyadékból való táplálkozás pedig az időszak végére alakult ki.
Koevolúció
A növényevők a növényekre támaszkodnak táplálékszerzés céljából, és számos növényi védekező mechanizmus fejlődött ki a táplálék megszerzéséhez, annak ellenére, hogy a növények számos védekező tényezőt fejlesztettek ki. A növényevők alkalmazkodását a növények védelméhez a támadó tulajdonságokhoz hasonlították. Ezek olyan alkalmazkodások, amelyek lehetővé teszik a gazdanövény fokozott táplálkozását és használatát. A növényevők és gazdanövényeik közötti kapcsolatok gyakran kölcsönös evolúciós változásokat, úgynevezett koevolúciót eredményeznek.
Amikor egy növényevő táplálkozik, olyan növényeket eszik, amelyek nem adnak elegendő védekező választ. Ez lehetőséget teremt a védekezésre képes növények számára. Így a védekező képességű növények egyre gyakoribbá válnak. Azokban az esetekben, amikor ez a kapcsolat specifikus (az egyik tulajdonság evolúciója a másiknak köszönhető) és kölcsönös (mindkét tulajdonság fejlődik), a fajokról azt gondoljuk, hogy együtt fejlődtek.
A koevolúció "menekülés és sugárzás" mechanizmusa az az elképzelés, hogy a növényevők és gazdanövényeik alkalmazkodása volt a fajképződés mozgatórugója. Az alkalmazkodások szerepet játszottak a rovarfajok sugárzásában az angiospermák korában. Egyes növényevők olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyekkel a növények védekezőképességét a saját hasznukra fordíthatják, azáltal, hogy ezeket a vegyi anyagokat megkötik (megtartják), és felhasználják a ragadozókkal szembeni védekezéshez.
Egy sima tigris hernyó Danaus chrysippus, amint táplálkozás előtt vizesárkot készít, hogy blokkolja a Calotropis védekező vegyszereit.
A növények evolúciójának idővonala és a rovarok növényevő módszereinek kezdete
Viburnum lesquereuxii levél rovarkárosodással; Dakota homokkő (kréta) Ellsworth megyében, Kansas. A méretarány 10 mm.
A növényeknek is szükségük van állatokra
A legtöbb növénynek, amely ilyen erőteljesen védi a leveleit, mégis szüksége van állatokra. A trópusi síkvidéki esőerdők virágzó növényeinek akár 98%-a is állatokra támaszkodik a beporzás és a magok terjesztése szempontjából.
Kérdések és válaszok
K: Mi a védekezés a növényevő állatok ellen?
V: A növényevés elleni védekezés a növények által alkalmazott alkalmazkodási módok összessége, amelyekkel csökkentik a növényevő állatok által elfogyasztott növények hatását.
K: Hogyan védekeznek a növények a növényevők ellen?
V: A növények számos stratégiát alkalmazhatnak a növényevőkkel szembeni védekezésre, például olyan vegyi anyagokat termelnek, amelyek taszító vagy mérgező hatásúak, olyan nehézfémeket tárolnak, amelyek mérgezőek az állatok számára, ösztönzik a növényevők természetes ellenségeinek jelenlétét, otthont biztosítanak a növényt erősen védő hangyáknak, valamint időben vagy térben elmenekülnek vagy elkerülik a növényevőket.
K: Ezek a védekezőképességek mindig jelen vannak a növényben?
V: Nem, ezek a védekezőképességek lehetnek konstitutívak (mindig jelen vannak a növényben) vagy indukáltak (a növényevők által okozott károkra vagy stresszre reagálva termelődnek).
K: Milyen típusú állathoz kapcsolódnak jellemzően a növényi védekezőképességek?
V: Történelmileg a rovarok voltak a legjelentősebbek, amikor a növényi védekezésről volt szó. A szárazföldi növények evolúciója szorosan összefügg a rovarok evolúciójával.
K: Vannak olyan védekezések, amelyek a gerinces növényevőkre irányulnak?
V: Igen, kialakultak olyan védekezési stratégiák, amelyek a gerinces növényevők, például a madarak és az emlősök ellen irányulnak.
K: Miért fontos a növényi védekezés tanulmányozása?
V: A növényevő állatokkal szembeni növényi védekezés tanulmányozása nemcsak evolúciós szempontból fontos, hanem azért is, mert ezek a védekezési módok a mezőgazdaságban felhasználhatók az emberi és az állati táplálékforrásként.
