34.20: Epifity, pasożyty i drapieżniki

Epiphytes, Parasites, and Carnivores
JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Epiphytes, Parasites, and Carnivores
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

12,855 Views

02:40 min
February 27, 2020

Rośliny często tworzą wzajemne relacje z grzybami lub bakteriami żyjącymi w glebie, aby zwiększyć zdolność wchłaniania składników odżywczych przez ich korzenie. Grzyby kolonizujące korzenie (np. mikoryzy) zwiększają powierzchnię korzeni rośliny, co sprzyja wchłanianiu składników odżywczych. Podczas kolonizacji korzeni bakterie wiążące azot (np. rhizobia) przekształcają azot atmosferyczny (N2) w amoniak (NH3), udostępniając roślinom azot do różnych funkcji biologicznych. Na przykład azot jest niezbędny do biosyntezy cząsteczek chlorofilu, które wychwytują energię świetlną podczas fotosyntezy. Bakterie i grzyby z kolei uzyskują dostęp do cukrów i aminokwasów wydzielanych przez korzenie rośliny. Różne gatunki roślin wyewoluowały adaptację żywieniową bakterii korzeniowych i grzybów korzeniowych, aby dobrze się rozwijać.

Inne gatunki roślin, takie jak epifity, pasożyty i mięsożercy, wyewoluowały adaptacje żywieniowe, które pozwoliły im wykorzystać różne organizmy do przetrwania. Zamiast rywalizować o biodostępne składniki odżywcze i światło w glebie, epifity rosną na innych żywych roślinach (zwłaszcza drzewach), aby uzyskać lepsze możliwości żywieniowe. Relacje między epifitem a rośliną są komensalne, ponieważ tylko epifit przynosi korzyści (tj. lepszy dostęp do składników odżywczych i światła do fotosyntezy), podczas gdy jego gospodarz pozostaje nienaruszony. Epifity wchłaniają pobliskie składniki odżywcze przez struktury liści zwane włoskami (np. bromelie) lub korzenie powietrzne (np. storczyki).

W przeciwieństwie do epifitów, rośliny pasożytnicze wchłaniają składniki odżywcze od swoich żywych żywicieli. Na przykład kanianka niefotosyntetyczna jest holopasożytem (tj. pasożytem całkowitym), który jest całkowicie zależny od swojego żywiciela. Hemipasożyty (tj. pasożyty częściowe), takie jak jemioła, wykorzystują swojego żywiciela do wody i minerałów, ale poza tym są w pełni fotosyntetyczne. Podczas gdy zarówno kanianka, jak i jemioła wykorzystują haustorię do przekierowywania składników odżywczych gospodarzy, inne gatunki pasożytnicze wykorzystują mikoryzy związane z innymi roślinami, aby wchłonąć składniki odżywcze (np. Fajka indyjska). Fajka indyjska nie jest fotosyntetyczna i opiera się na tej interakcji, aby przetrwać. W relacjach pasożyt-roślina pasożyty pozyskują składniki odżywcze kosztem żywicieli.

Rośliny mięsożerne są fotosyntetyzujące, ale żyją w siedliskach, w których brakuje niezbędnych składników odżywczych, takich jak azot i fosfor. Rośliny te uzupełniają swoją ubogą w składniki odżywcze dietę, łapiąc i zjadając owady i inne małe zwierzęta. Rośliny mięsożerne rozwinęły zmodyfikowane liście, które pomagają w chwytaniu zdobyczy przez lejek (np. dzbanecznik), lepkie macki (np. rosiczki) lub szczęki (np. muchołówka). Mięsożerne relacje roślina-małe zwierzę są zasadniczo relacjami drapieżnik-ofiara. Zrozumienie tych adaptacji żywieniowych roślin ujawnia ważne informacje ekologiczne, takie jak to, które składniki odżywcze są niezbędne do wzrostu roślin, a także stan odżywienia danego siedliska.

Transcript

W przeciwieństwie do większości zwierząt, rośliny nie mogą przemieszczać się z miejsca na miejsce w poszukiwaniu pożywienia. Aby przetrwać, rośliny muszą gromadzić światło i składniki odżywcze, rosnąc i poruszając się w miejscu. Rośliny pozyskują pożywienie na dwa różne sposoby: autotrofię i heterotrofię.

Rośliny autotroficzne syntetyzują własny pokarm w procesie fotosyntezy. Energia świetlna – wychwytywana przez chloroplasty – napędza tworzenie cukrów, które odżywiają roślinę.

Heterotrofy jednak polegają na innym organizmie jako pożywieniu. Rośliny heterotroficzne, takie jak kanianka, często nie mają chloroplastów i nie mogą wytwarzać własnego pożywienia.

Winorośl kanianka to bezlistny, pnący pasożyt roślinny. Wchłania składniki odżywcze od żywiciela rośliny, powodując u niego szkody, a czasem śmierć. 

Zmodyfikowane wypustki korzeniowe zwane haustoria atakują tkanki naczyniowe rośliny żywicielskiej, aby przekierować wodę i składniki odżywcze do wzrostu pasożyta. Kanianka może również rozprzestrzeniać się na sąsiednich żywicieli roślin, tworząc dla siebie system zaopatrzenia w składniki odżywcze.

Paproć jelonka ma chloroplasty i dlatego jest autotrofem. Paproć jelenioroga ilustruje inny rodzaj adaptacji żywieniowej – jest to epifit lub “roślina powietrzna”, która rośnie na innych roślinach, takich jak drzewa, w celu wsparcia fizycznego. 

Epifity czerpią korzyści z tego związku, ponieważ roślina żywicielska często zapewnia im wyższą pozycję w koronach lasu, która zapewnia więcej światła do fotosyntezy, podczas gdy roślina żywicielska nie ulega uszkodzeniu.

Epifity mają wyspecjalizowane korzenie, które mogą zakotwiczyć je w żywicielu. Pobierają również wodę i składniki odżywcze z powietrza lub zanieczyszczeń organicznych, które gromadzą się w pobliżu ich punktu kotwiczenia. Dodatkowo liście epifitów pochłaniają wilgoć i składniki odżywcze z powietrza i deszczu. 

Dzbaneczniki są roślinami miksotroficznymi – zarówno autotroficznymi, jak i heterotroficznymi – mięsożercami, które żyją na słonecznych, kwaśnych i ubogich w składniki odżywcze torfowiskach. Ponieważ gleba bagienna jest uboga w azot, dzbaneczniki polegają na mięsożerności, aby uzupełnić swoje pożywienie. Wyspecjalizowane liście dzbanecznika tworzą lejki, które zatrzymują i topią zdobycz, taką jak owady i inne małe zwierzęta, w płynie trawiennym.

Pomimo tego, że rośliny są stacjonarne, wyewoluowały niezwykłe adaptacje, aby zmniejszyć skutki stresorów środowiskowych, takich jak słabe światło lub słaba dostępność składników odżywczych. Rośliny takie jak paproć jelonkowa, dzbanecznik i kanianka uzyskują dostęp do cennych zasobów, wykorzystując inne organizmy w swoim środowisku.