Общие сведения. Устройство ловчих аппаратов насекомоядных растений.
Основные виды комнатных насекомоядных растений. Рекомендации по выращиванию, уходу.
4. Список использованных источников
Исторические сведения и изучение насекомоядных растений
Первое тропическое растение с ловчими кувшинами было описано Этином де Флако, губернатором Мадагаскара, в 1650 годах. В XVIII и XIX веках по основным путям колониальной торговли из экзотических стран в Европу привозили огромное разнообразие редких причудливых растений. Вместе с технологическим прогрессом, который привел к изобретению защитных сооружений оранжерей, позволяющих воссоздать условия тропического климата, популярность насекомоядных растений возросла.
Наибольшей популярностью пользовался непентос (Nepentbes) в 1780 годах он был интродуцирован в Королевский ботанический сад в Кью, а в 1843 году выставлялся на ежегодной выставке Королевского общества садоводов. Новые гибридные растения наводнили рынок, и к 1879 году тысячи растений поступали в продажу ежегодно для удовлетворения спроса на них в Европе. Существование более 10 региональных обществ насекомоядных растений позволяют говорить об их неизменной популярности.
Довольно точное описание венериной мухоловки (Dionаеа muscipula) относится к 1769 году и было сделано английским натуралистом Джоном Эллисом в письме к Карлу Линнею. Эллис высказал предположение, что насекомые, пойманные этим растением, служат ему пищей, но неверно истолковал значение железок, находящихся на поверхности листьев мухоловки: выделяемая ими жидкость, по его мнению, представляет собой приманку для насекомых. На самом деле они выделяют только пищеварительный сок. Несколько позже, в 1782 г., немецкий врач А.В. Рот указал на то, что листья росянки (Drosera) совершают своеобразные движения, с помощью которых они ловят насекомых, и высказал предположение, что пойманные животные являются источником пищи для этого растения.
У Бартрам в книге, посвященной описанию его путешествия по северной и южной Каролине, Флориде и другим штатам Северной Америки (1791), останавливается на растениях из рода Sarracenia, листья которых превращены в кувшинчики, содержащие воду и служащие ловушкой для насекомых. У него же мы впервые встречаем термин “плотоядные растения” (в применении к венериной мухоловке).
В первой и в начале второй половины XIX века список насекомоядных растений значительно увеличился, так как был описан ряд новых форм, относящихся к этой группе; особенно следует отметить открытие насекомоядности у Nepenthes (Кортальс, 1835). Вскоре начали появляться отдельные работы, посвященные более глубокому изучению движений и других биологических особенностей этих растений. В 1861 г. Оже де Ляссю описал движения листьев у Aldrovanda и обнаружил, что они чувствительны к прикосновению. В 1868 г. Кэнби впервые указал на пищеварительные свойства сока, выделяемого листьями Dionaea.
Естествоиспытатель Чарльз Дарвин (1809 — 1882) разделял викторианское восхищение насекомоядными растениями. Он начал свои исследования с наблюдений в природе над росянкой летом 1860 г. Тогда же он поставил и ряд лабораторных опытов, которые вскоре разрослись в целое исследование. Его монография об этих растениях, опубликованная в 1875 году, была первым трудом, посвященным этой группе растений. В ней приводятся не только сведения о естественных местообитаниях растений, но и детальные описания разнообразных экспериментов, выполненных над растениями с использованием разных веществ и факторов.
Общие сведения. Устройство ловчих аппаратов насекомоядных растений.
Насекомоядные растения — собирательное название около 630 видов растений из 19 семейств, которые приспособились к ловле и перевариванию небольших животных, в основном насекомых. Используются также термины "хищные растения" и "плотоядные растения". Большинство насекомоядных являются наземными растениями и среди них редко встречаются эпифитные виды.
Это преимущественно многолетние травянистые растения, встречающиеся в разных регионах земного шара — в низинных болотах севера и в сухих лесах Западной Австралии; от холодной Сибири, где произрастает жирянка пестрая, до жарких тропических лесов Борнео. На территории нашей страны и ближнего зарубежья 18 видов из 4 родов, относящихся к 2 семействам: Росянковые и Пузырчатковые. Многие насекомоядные, произрастающие в условиях умеренного климата, переживают суровые зимы, формируя покоящиеся почки, в то время как росянки и некоторые пузырчатки из Западной Австралии формируют клубни для пережидания неблагоприятных засушливых периодов.
Насекомоядные растения растут на бедных почвах и получают дополнительные питательные вещества путем ловли живой добычи, при помощи видоизменённых листьев — ловчих органов. Основной добычей этих растений являются насекомые, а их размер варьирует от микроскопических дафний до комнатных мух и ос. В ловчие аппараты крупных видов иногда попадают и более крупные животные, например, лягушки и даже мелкие млекопитающие. В некоторых случаях растения адаптируются к определенному типу добычи, например, разные виды непентеса ловят термитов и муравьев.
Привлекают насекомых окраской, запахом или сладкими выделениями. На поверхности листьев имеются железы, выделяющие пищеварительные ферменты: пепсин и органические кислоты (муравьиную, бензойную и другие), которые переваривают пойманную жертву, расщепляя животные белки. Образующиеся в результате такого внеклеточного пищеварения продукты, в основном аминокислоты, всасываются и усваиваются.
Венерина мухоловка способна захлопывать листья за одну десятую долю секунды. Это одно из самых быстрых движений в мире растений. Долгое время было загадкой — как мухоловка производит такое молниеносное движение без мускулов и нервов. Оказалось, что листья венериной мухоловки накапливают упругую энергию. Они работают как выпуклые мембраны, которые с резким щелчком переключаются из одного положения в другое, стоит только легонько нажать на них пальцем.
Некоторые из растений хищников, такие как тропические лианы непентесы с соблазнительными ловушками в виде кувшинчиков и травянистые саррацении охотно содержат и показывают посетителям ботанические сады. Более того, в цветочных магазинах многих городов эти виды насекомоядных растений стали все чаще появляться в продаже. Это удивительные растения, наблюдать за которыми можно долгое время, не теряя интереса.
Все насекомоядные разделяют на 5 групп – в зависимости от способа, который они используют для ловли своих жертв.
Одни растения имеют листья-ловушки, визуально напоминающие двустворчатые ракушки. По их краю находится ряд зубов (дионея или венерина мухоловка). И как только жертва попадает в центр листа, он сразу же плотно захлопывается. Другие насекомоядные вооружились листьями-липучками, которые выделяют ароматную, но липкую жидкость (росянка). Насекомое, севшее полакомиться, намертво приклеивается к хищному растению
Третьи – растения, у которых листья превратились в кувшины или капюшоны яркой окраски (гелиамфора, непентес, саррацения), наполненные водой. Попадая в этот своеобразный сосуд, насекомое тонет в воде, которая на самом деле оказывается «желудочным соком» прожорливого растения. Четвертые представляют ловчий аппарат в виде пузыря, внутри которого генерируют вакуум и в случае приближении жертвы просто всасывают и замыкают пузырь. И, наконец, пятые — ловушки лобстер-пот. Это камера, в которую легко проникнуть, но трудно вырваться наружу из-за расположения щетинистых наростов, препятствующих движению добычи в обратном направлении, щетинки вкручиваются в тело жертвы по принципу штопора, нанизывая плоть на свою обеденную «вилку». Эти плотоядные скорее всего эволюционировали от растений с ловушкой-пузырем. Как правило, двумя последними ловчими аппаратами обладают водные растения, которые питаются мелким планктоном.
Если в давние времена некоторые из растений принялись «поедать», а вернее «переваривать» насекомых, то исключительно, лишь для того, чтобы выжить во враждебной среде, где почва настолько бедная или настолько кислая, что корни не могли получать питательные вещества привычным путем. Это способ для получения дополнительных минеральных веществ, в основном фосфора и азота, а также серы и различных микроэлементов. Не найдя иной возможности удовлетворить свою потребность в минеральных солях и микроэлементах, эти растения эволюционировали настолько, что смогли получать их из органической материи. При этом эффект от пойманных насекомых проявляется сильнее на более бедных минеральными веществами почвах. Высокое содержание азота в почве приводит к сокращению числа взрослых растений в популяции и положительно влияет на интенсивность вегетативного роста. Именно поэтому хищные растения начали ловить живые существа, которые обеспечивают им необходимое питание.
Что заставляет эти растения «выходить на охоту»? Дело в том, что растут «хищники», как правило, на болотах, в топких и влажных местах — там, где большинство растений просто не могут выжить из-за нехватки питательных веществ. А растения хищники отлично чувствуют себя в таких спартанских условиях, пополняя рацион животной пищей. Неизбежное в таких условиях азотистое голодание, а также недостаток фосфора,калия и др. веществ насекомоядные растения восполняют за счёт насекомых, улавливаемых ими при помощи ловчих органов — метаморфизованных листьев. На поверхности таких листьев имеются желёзки, выделяющие пищеварительные ферменты типа пепсина и органические кислоты (муравьиную, бензойную и др.). Ферменты расщепляют белки тела животного до более простых, усваиваемых насекомоядными растениями соединений. У наземных насекомоядных растений корневая система развита слабо, у водных она редуцирована, тем не менее, все они могут существовать за счёт веществ, получаемых из почвы или воды. Однако дополнительное питание животной пищей ускоряет развитие насекомоядных растений.
Основные типы ловчих аппаратов насекомоядных растений
У насекомоядных растений все листья особи или часть из них метаморфизированы в ловчие аппараты. Растения этих видов автотрофные, но наряду с этим при помощи ловчих аппаратов они используют богатую азотом и фосфором органическую пищу, переваривая животных.
Эти специфические ветви эволюции возникли в результате приспособления растений к жизни в неблагоприятных условиях азотного и минерального питания. Именно такие условия характерны для верховых болот и пресноводных водоемов тропической и умеренной широт, где главным образом они обитают.
Строение ловчих аппаратов разнообразно, при этом у растений одних видов они неподвижны, у других — обладают способностью к движению при захвате и переваривании добычи.
У взрослых растений развиваются длинные цепляющиеся побеги. В пределах каждого побега листья различаются: одни из них выполняют только функции фотосинтеза — они крупные, кожистые, узколанцетные, с усиковидной верхушкой, другие — метаморфизированы и имеют ловчие аппараты.
Нижняя часть метаморфизированных листьев подобна фотосинтезирующим — это уплощенное, имеющее вид пластинки основание листа (филлодий). Тонкая цилиндрическая часть, выполняющая функцию усика (она закручивается вокруг ветвей других растений), — черешок. Нижняя часть пластинки листа превращена в цилиндрический или кувшинов ловчий аппарат, который благодаря черешку-усику подвешен в воздухе. У молодых кувшинов устье (отверстие) плотно закрыто крышечкой (верхняя часть пластинки), у вполне развитых — она несколько приподнимается, располагаясь под углом, и в дальнейшем остается неподвижной. Крышечка препятствует попаданию в кувшин дождевой воды; у многих видов ее край обрамляют острые длинные волоски, преграждающие путь в ловушку животным более крупным, чем те, на которых рассчитан ловчий аппарат.
У пузырчаток, насчитывающих около 250 видов и распространенных во всех частях света, ловчий аппарат снабжен клапаном, который закрывает попавшимся животным выход из ловушки.
Конечно, растения охотятся совсем не так, как животные, и добыча у них не самая крупная — насекомые. Все растения охотники — цветковые. Но не цветки (хотя подчас очень красивые) привлекают насекомых. Главная приманка для жертвы — листья, издающие сладкий запах особой жидкости, выделяемой растениями.
Все насекомоядные растения можно условно разделить на две группы по механизму ловли:
активно ловящие — с активно движущимися органами для ловли насекомых (росянка, мухоловка);
со слизистыми и клейкими выделениями на листьях, улавливающими насекомых (росолист);
с ловушками — кувшинчиками, пузырьками и тому подобным (пузырчатка, непентес, саррацения).
Насекомоядные растения используют следующие основные типы ловушек для ловли добычи:
липкие ловушки (у росянок и жирянок);
листья, которые смыкаются в виде капканов (у венериной мухоловки и пузырчаток);
засасывающие ловушки — ловчие листья в форме кувшинов (у саррацениевых, непентовых и цефалотовых).
Единственный вид рода Альдрованда (Aldrovanda) — редкое водное насекомоядное растение, семейства Росянковые (Droseraceae), Ловчие аппараты альдрованды похожи на таковые же родственные ей венериной мухоловки, только мельче. Они захлопываются за менее чем секунду — быстрее, чем у любого другого насекомоядного растения и могут оставаться закрытыми в течение недели.
Единственный род семейства Библисовые (Byblidaceae). Внешне даже похожи на росянки, однако не имеют с ними близкого родства. Страдает от коллекционирования любителями-садоводами. Ежегодный спрос на мировом рынке на библис гигантский возрастает. Места нахождения этого растения охраняются в национальном парке Мур-Ривер.
Наиболее широко известное насекомоядное растение из семейства Росянковые (Droseraceae). В настоящее время встречается значительное разнообразие форм мухоловки, носящих названия: "Медвежья ловушка", "Зубчатая" и поразительный "Красный дракон, для которого характерны игловидные зубцы и полностью окрашенные в красный цвет листья и ловчие аппараты.
Состоит в наиболее близком родстве с североамериканскими дарлингтониями и саррацениями и относится к семейству Саррацениевые (Sarraceniaceae). Все виды гелиамфоры появляются в продаже, в том числе естественные вариации и выведенные сорта; их размножают с помощью микротехнологий.
Состоящая в близком родстве с сарраценией и гелиамфорой, произрастающая в восточных штатах США, является единственным видом рода. Это растение произрастает на бедных почвах, но богатых магнием и железом, зачастую поблизости от быстротекущих холодных ручьев.
Семейство Пузырчатковые (Lentibulariaceae) включает в себя примерно 30 видов жирянок (Pinguicula). Название растения указывает на то, что поверхность листьев покрыта тысячами мельчайших железок, выделяющих слизистый секрет. Обитают на торфяных болотах и заболоченных территориях в северном полушарии — от арктических ледников до Алабамы в США.
Эффектный кувшиночник относится к единственному роду Непентес (Nepenthes), включающему несколько десятков видов растений, из семейства Непентовых (Nepenthaceae). Недавно эти растения вновь стали популярными, что связано как с описанием новых видов, так и с появлением доступного материала для размножения большинства видов. Их форма довольно разнообразна — от простой вазовидной до ловушки с зубцами по краю кувшина.
Включает более 250 видов растущих в воде пузырчаток (Utricularia). Название растения возникло вследствие формирования на их стеблях и листьях маленьких ловчих пузырьков (0,2-12 мм в диаметре). Среди тропических видов встречаются эпифиты — растения с крупными листьями и яркими цветками, напоминающие цветки орхидных. Некоторые эпифитные виды пузырчатки с красивыми цветками культивируют в оранжереях вместе с орхидными.
Более 100 видов росянок произрастает на торфяных болотах и заболоченных территориях во всех климатических зонах — от арктических районов Канады до тропиков Бразилии и Австралии. Это чрезвычайно мелкое растение особенно часто встречается в северных и центральных районах нашей страны. Многие виды росянок, произрастающих в тропических странах, крупнее своих северных сородичей и могут ловить более крупных насекомых. У нас можно найти два вида росянки — круглолистную и английскую с удлиненными листьями.
Состоит в близком родстве с росянкой и венериной мухоловкой, но в отличие от них и многих других насекомоядных, росолист произрастает не на сухих возвышенностях, а на кислых низинных землях. Это растение мало представлено в культуре вследствие сложного ухода, требуемого растению в первые два года.
К этому роду насекомоядных относятся десять видов и разнообразные подвиды. Они пользуются популярностью и легки в культуре, но все виды находятся под угрозой исчезновения в природе, выраженной в различной степени. Саррацении можно выращивать в помещении или на болотистом участке сада без обеспечения защиты от холода в условиях теплого климата. Наибольшее распространение в культуре получили саррацения желтая (Sarracenia flava), саррацения белолистная (Sarracenia leucophylla ) и саррацения пурпурная (Sarracenia purpurea).
Семейство Цефалотовые (Cephalotaceae) с единственным видом рода Цефалотус из Западной Австралии. Хорошо известен своими некрупными прочными ловчими кувшинами с характерным зубчатым краем. Насекомых заманивает внутрь запах нектара.
В целом насекомоядные растения могут считаться космополитичной группой, хотя большая часть видов растет в тропиках. Обычно они занимают влажные местообитания, такие как тропические дождевые леса, болота и заболоченные местности. Они никогда не растут в пустынях, степях и прочих засушливых местах. Насекомоядные растения обладают набором специфических свойств, таких как привлечение, умерщвление и переваривание жертвы, для реализации которых на листьях развиваются специальные органы. Насекомоядные растения обладают рядом экологических особенностей: это многолетники со слабыми корнями; они плохо приспособлены к конкуренции; хорошо переносят низкую питательность почв, пожары и затопления, низкое содержание кальция в почве. Многие из них используют симбиотических насекомых для помощи в переваривании жертв. Насекомоядные растения опыляются насекомыми, при этом им приходится решать проблему опылителей-жертв. Семена хищных растений распространяются ветром, у большинства видов они мелкие и продуцируются в очень больших количествах.
1. Денисова, Г.А. Росянковые // Жизнь растений. Т.5, Ч.2. М., 1981. С. 171-175.
2. Терехин, Э.С. Паразитные цветковые растения. — Л.: Наука, 1977.
3. Журнал «Юный натуралист», 1976г., № 5
4. Холодный, Н.Г. Чарльз Дарвин и современные знания о насекомоядных растениях // Ч. Дарвин. Сочинения. Т. 7. М.; Л., 1948. С. 255-304.
6. Баландин, С.А., Баландина, Т.П. Росянка круглолистная // Биологическая флора Московской области. Вып. 9, Ч. 2. М., 1993. С. 31-38.
