Какие растения относятся к хищникам почему они стали хищниками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Большинство цветов, деревьев и кустарников на планете питаются традиционным для них способом. Им достаточно кислорода и питательных веществ, которые они могут получать из почвы. Но есть отдельная категория представителей флоры — хищные растения. Они появились в различных уголках планеты из-за отсутствия минеральных веществ и нормального грунта, растут на болотистой, торфяной местности, а также на песке в пустынях.

Особенности и виды

В любой экосистеме на планете можно встретить хищное растение, которое в качестве питания выбирает насекомых, а не питательный минеральный комплекс веществ из почвы. Ученые связывают их появление во всех климатических поясах с недостатком ценного азота в грунте. Цветам приходилось приспосабливаться к выживанию, поэтому произошло их видоизменение.

Исследователи изучили в качестве примера пузырчатку горбатую. Именно она первой превратилась из мирного представителя флоры в хищника. Растение питается мелкими водными насекомыми и ловит их при помощи специальных пузырей. Изменения произошли в результате эволюции и преобразования генома, который у этого вида очень динамичен. Образовавшиеся дубликаты некоторых генов позволяют не погибнуть из-за нехватки питания. В противном случае из-за мутации растение просто не смогло бы адаптироваться и выжить.

Результаты работы ученых показали, что в ДНК пузырчатки присутствуют гены, отвечающие за синтез белка протеазы. Именно они способствуют разложению и перевариванию органической пищи (тканей пойманной жертвы).

Особенностью каждого растения-хищника является механизм ловли насекомых:

ёмкости-кувшины — добычу захватывают свернутыми листьями, в которых содержатся пищеварительные ферменты и бактерии для переваривания;
ловушки из листьев с липкой поверхностью;
захлопывающиеся листья или лепестки;
вакуумные пузыри, улавливающие и засасывающие жертву;
ловушки в виде крабовой клешни, двигаясь по которому добыча попадает в пищеварительный орган, покрытый множеством мельчайших волосинок.

Растение может вести себя как активно, так и пассивно, захватывая и атакуя жертву или позволяя ей самостоятельно продвигаться по листьям. Наблюдения ученых показали, что наибольшим пойманным животным была крыса.

Питанием для плотоядных видов являются клещи и пауки, слизни и улитки, черви и любые насекомые, а также мелкие грызуны, рыбки, птенцы и даже рептилии.

Среда обитания и примеры

Хищные растения приспособились к выживанию на территориях Северной Америки, Австралии, в восточно-азиатских странах и в Африке. Они предпочитают хорошо освещённые солнцем места с высоким уровнем влажности, например, торфяные болота на юго-востоке США или в Евразии. Некоторые встречаются на скалистых утесах или в тихих заводях водоемов. Плохо уживаясь с традиционными представителями флоры, они выбирают места, где другие травы и цветы выжить не могут.

На сегодняшний день ученым удалось изучить 630 видов. Самыми известными представителями хищников являются:

венерина мухоловка — ее листики захватывают и удерживают насекомое, как только оно дотрагивается до чувствительных, тончайших волосков;
росянка — крупнейшее растение высотой более 1 метра и продолжительностью жизни до 50 лет ловит жертву липкими щупальцами;
жирянка — яркий цветок, привлекающий окраской насекомых и удерживающий их при помощи клейкой слизи.

Наблюдения исследователей позволили заметить, что иногда хорошо знакомый всем ананас превращается в опасного хищника. Скапливающаяся в основании растения вода привлекает личинок и мелких насекомых, которых оно может легко переваривать и получать питательные вещества.

Вложение	Размер
rasteniya-hishchniki.doc	254.5 КБ

Предварительный просмотр:

Выполнил: Фёдоров Алёша

Руководитель: Крыцина М.В.

На уроке окружающего мира я узнал о том, что на Земле есть растения, которые выбрали удивительный способ получения питательных веществ. Они приспособились ловить и переваривать насекомых. Такие растения называют растениями- хищниками.

Гипотеза: я предполагаю, что растения-хищники питаются животной пищей и для этого у них существуют специально приспособленные для ловли органы.

Цель исследования : я захотел узнать, какие растения относятся к растениям-хищникам, где они распространены, как происходит поглощение живых существ растениями- хищниками. Почему эти растения ведут такой хищнический образ жизни? Неужели им не хватает питания?

1) изучить литературу по теме исследования;

2) подтвердить или опровергнуть гипотезу;

анализ литературы;
беседа с родителями, взрослыми;

Недаром называют их растениями-хищниками. Да, все они способны ловить и переваривать добычу. У наиболее известных "хищников" - росянок, непентосов и саррацений - основную часть добычи составляют насекомые (отсюда другое название этих растений - насекомоядные). Другие - водные пузырчатки и альдрованды - ловят чаще всего планктонных ракообразных. Есть и такие "хищные" растения, которые питаются мальками, головастиками или даже жабами и ящерицами. Зачем же растениям "хищничество"?

Дело в том, что все хищные растения растут на бедных почвах, как, например, торф или песок и им не хватает питательных элементов, добываемых из земли. А как же тогда получить необходимые для жизни минеральные соли? Растения и тут вышли из положения: они стали ловить насекомых. Растения-хищники могут жить и без животной пищи, но от этого они становятся вялыми, мало жизнеспособными. Всего известно около 550 видов насекомоядных растений.

Росянка круглолистная . Ее можно встретить в средней полосе России. Растет росянка в основном на болотах. Она представляет собой невысокое травянистое растение, листочки которого усажены множеством длинных красных ресничек (около 30 на каждом листе). На кончиках этих ресничек находятся капельки клейкого сока особого состава. Росянка, источая запах гнили, использует эти реснички для того, чтобы захватить ими насекомое. Какая-нибудь муха садится на лист, чтобы отведать сладковатых капелек, но вымазывается соком и уже не может улететь.Насекомое пытается освободиться, но это почти никогда ему не удается: лист сворачивается вокруг него и начинает выделять жидкость, по составу похожую на пищеварительный сок. Он растворяет муху, а когда лист раскрывается, от насекомого остаются лишь жалкие остатки. Вскоре их сдует ветер или смоет дождь. Роль ловушки каждый отдельный лист росянки выполняет лишь 3-4 раза, после чего он засыхает и отваливается.

Венерина мухоловка . Ее можно встретить на западе Северной Америки (в США). Её лист имеет форму раскрытой раковины. На внешней стороне листа находятся волоски. Насекомому достаточно коснуться волосков с двух сторон, для того чтобы лист закрылся. Насекомое же, которое касается только одной стороны листа, находится вне опасности, оно может спокойно полакомиться нектаром. Но когда будущая жертва задевает волоски с двух сторон листа, мышеловка захлопывается: насекомое оказывается в “клетке”. А захлопывается она потому, что начинают усиленно делиться особые клетки - и ловушка срабатывает. Внутри “мухоловки” выделяются особые секреты, которые перерабатывают насекомое до жидкого состояния. Чарльз Дарвин очень интересовался свойствами этого растения. Так, он провел опыт и выяснил, что волоски мухоловки не могут отличить каплю дождя или дуновение ветра от подлетающего насекомого, и “створки” его часто захлопываются впустую. Но зато пищеварительные ферменты выделяются лишь тогда, когда в “клетке” есть жертва. Сейчас мухоловку внесли в Красную книгу, так как из-за массового сбора численность ее резко сократилась. Многие использовали ее как средство против мух. Срезанные листья сажали в цветочный горшок и, если растение приживалось, ни одной мухи в доме уже не оставалось.

Непентес , болотная лиана, произрастающая в тропических лесах Южной Азии, представляет из себя растение со множеством мелких разноцветных цветков, которые по форме напоминают кувшин. Внутри цветка находятся капли ароматного нектара. Насекомые, надеющиеся полакомиться сладким соком, забираются внутрь цветка. Внутренние стенки цветка покрыты особым восковым налетом, так что насекомое соскальзывает вниз. Выбраться ему не дают острые реснички, которые не препятствуют проникновению насекомого внутрь, так как приглаживаются к боковой поверхности цветка. Но когда внутренние реснички ощущают вибрацию жертвы, они поднимаются и преграждают ей путь.Насекомое оказывается в западне. Еще один секрет этого растения в том, что сладкий аромат, привлекающий насекомое, оказывается пищеварительным соком. Через несколько часов от насекомого остается только не переваренная шкурка, которая останется в цветке.

Гигантский библис , еще одно насекомоядное растение - представляет собой невысокий кустарник, имеющий частые клейкие узкие листочки. Именно они и становятся “орудиями убийства”, выделяя пищеварительный сок. Клей на этих листьях настолько силен, что, помимо насекомых, жертвами растения нередко становятся лягушки и даже мелкие птицы! Жители Австралии (именно там можно встретить это растение) ипользовали листья библиса в качестве клея или скотча.

Некоторые растения-хищники не выделяют пищеварительного сока. Добыча в них просто-напросто сгнивает, а продукты разложения используются как питательные вещества. Примером может служить дарлингтония калифорнийская , крупные цветки которой приманивают насекомых своим видом и запахом.

У пузырчатки , обитающей в болотах, часть листьев видоизменилась - они стали похожи на мелкие пузырьки. Каждый такой пузырек имеет очень хитрое строение: мелкая добыча (дафнии, личинки комаров и др.) как бы сквозь воронку засасывается туда. Причем выбраться из такой западни довольно сложно: особый клапан препятствует этому. Мелкий рачок попадает в такой “водоворот” и оказывается в ловушке. А дальше - по сценарию.

В древности многие народы слагали легенды о так называемых растениях-людоедах. Будто были свидетели тому, как гигантское растение пожирало человека, оставляя лишь голый скелет. Несколько раз и вправду находили останки людей около растений, которых подозревали в людоедстве. По одной из версий растение задушило человека с помощью листьев и усыпляющего запаха и высосало из него все питательные вещества. Надо заметить, что ученые к слухам о существовании подобных растений относятся скептически.

Заключение. Таким образом, моя гипотеза подтвердилась. Исходя из изученного материала, я сделал для себя вывод, что многие растения произрастают на столь бедных почвах, что им не хватает питательных элементов, добываемых из земли. Этим растениям недостает азота, которого мало в болотных, сухих и каменистых почвах. Растения вышли из положения и стали ловить насекомых. Также я узнал, что у растений-хищников существуют специально приспособленные для ловли органы-ловушки. У одних ловушки представлены листьями, поверхность которых покрыта особыми железистыми клетками, выделяющими липкую слизь. У других ловчие органы представлены урнами и ловушками. Ещё я узнал, что яркая окраска цветов-ловушек, аромат и сладкий сок привлекает насекомых, которые становятся жервами растения-хищника.

Перспектива дальнейшей работы .

Мне теперь очень интересно узнать: а существуют ли деревья-хищники?

1. Тарабарина Т.И., Соколова Е.И. И учёба, и игра: природоведение. – Ярославль: Академия развития, 1998.

2. Большая энциклопедия природы. Т.6. Жизнь растений. – Москва: Мир книги, 2003.

3. Азбука природы.- Москва: Ридерз Дайджест, 2001.

4. Растения. Полная энциклопедия. – Москва: Эксмо, 2005.

5. Энциклопедический словарь юного натуралиста. – Москва: Педагогика, 1981.

6. Детская энциклопедия “Растения и животные. Т.4” - Москва: Педагогика, 1973.

Дубликаты генов защищают растение от гибели, ведь если важные гены будут мутированы, организм может попросту погибнуть. Но и переизбыток таких дубликатов грозит снижением приспособляемости и выживаемости растения. Но пузырчатка, как выяснили ученые, научилась довольно быстро избавляться от таких дубликатов.

Пузырчатка горбатая

Помимо прочего специалисты идентифицировали тандемные повторы в геноме пузырчатки. Их наличие, несмотря на очищающее давление естественного отбора, указывает на то, что данные гены наделяют растение каким-то эволюционным преимуществом. Важно еще и то, что эти гены имеют несколько копий. В отличие от механизмов, чувствительных к дозе белковых продуктов, есть процессы, которые, напротив, протекают эффективнее потому, что их обслуживает несколько одинаковых генов.

Ученые пришли к выводу, что повторы в геноме пузырчатки включали ДНК, отвечающую за синтез таких белков, как, к примеру, протеаза. Последние расщепляют другие белки и, по-видимому, принимают участие в разложении органики, из которой состоит ткань жертвы. Помимо этого исследователи обнаружили ДНК, которая участвует в транспортировке пептидов из одной клетки растения в другую. Весь этот набор генов особенно активен в пузырях-ловушках, что указывает на их большую роль в переваривании жертвы.

Таким образом, ученые показали, что в формировании растений-хищников важнейшую роль играет появление лишних копий генов.

Utricularia gibba, или пузырчатка горбатая — хищное растение, которое использует для ловли мелких водных насекомых пузыри-ловушки. Когда жертва касается чувствительных волосков на пузыре, она за тысячную долю секунды засасывается внутрь вместе с водой, после чего ей остается только ждать смерти в пищеварительных соках растения.

Как растение получило способность пожирать насекомых? Ученые считают, что ответ на этот вопрос лежит внутри генома пузырчатки. В ходе эволюции гены появляются, исчезают и перестраиваются, что изменяет организм. С ДНК хищных растений случилось нечто, что превратило их из обычных цветков в монстров. Что именно — можно узнать по оставленным в геноме U.gibba следам древних генетических событий.

Пузырчатка обладает сравнительно маленьким геномом. Это означает, что множество генов были удалены в процессе эволюции за ненадобностью, однако среди тех, что сохранились, были именно те, что делали U.gibba хищником. Они появились в результате изменений ДНК, которые делали организм более приспособленным к окружающей среде.

Изображение: Enrique Ibarra-Laclette, Claudia Anahí Pérez-Torres and Paulina Lozano-Sotomayor

Правда, иногда удваивается не какой-то участок, а целая хромосома или даже весь геном. Такие события в ходе эволюции эукариотических организмов (растений, животных и грибов) происходили не единожды. Кратное увеличение числа хромосом в организме называют полиплоидией. Поскольку копируются все гены, то увеличивается и количество производимых ими белковых продуктов. Казалось бы, что плохого в том, что всего стало больше? Однако в клетках действуют тонко настроенные механизмы, чувствительные к количеству специфических белков. Если возникает избыток последних, это грозит нарушениями, снижающими общую приспособляемость и выживаемость организма.

Однако естественный отбор способствует удалению (делеции) лишних копий, которые не приносят пользы. Более того, если в организме есть два гена, один из которых полезен при одних условиях окружающей среды, а второй — при других, эволюция, скорее всего, уберет тот, который не нужен в данной среде обитания.

Результаты предыдущих исследований показали, что пузырчатка обладает крайне динамичным геномом. Растение претерпело как минимум две дупликации всего генома с того момента, как его предки отделились от линий, которые привели к появлению винограда, помидоров и других видов. Кроме того, U.gibba довольно быстро избавляется от генных дубликатов в результате очищающего давления отбора.

Чтобы выяснить, какие гены делают пузырчатку хищником, ученые из Университета штата Нью-Йорк в Буффало определили последовательность ДНК U.gibba с помощью метода одномолекулярного секвенирования в реальном времени. Этот подход, разработанный компанией Pacific Biosciences, заключается в наблюдении за работой фермента ДНК-полимеразы. Эта молекула занимается синтезом цепи ДНК на основе другой цепи. При этом нуклеотиды, которые встраиваются в создаваемую копию нуклеиновой кислоты, снабжены различными флуоресцентными метками. С помощью конфонкального микроскопа можно различить свет, испускаемый вставленным полимеразой нуклеотидом, и таким образом определить всю последовательность ДНК.

Изображение: Enrique Ibarra-Laclette and Claudia Anahí Pérez-Torres

Главное преимущество этого метода перед другими типами секвенирования — способность расшифровать последовательность ДНК длиной несколько тысяч нуклеотидов. Это позволило ученым собрать наиболее полный и точный геном пузырчатки. После этого исследователи идентифицировали тандемные повторы. Тот факт, что они сохранились несмотря на очищающее давление естественного отбора, говорит о том, что эти гены наделяют организм каким-то эволюционным преимуществом. При этом важное значение имеет то, что у этих генов несколько копий.

В отличие от механизмов, чувствительных к дозе белковых продуктов, существуют процессы, которые, наоборот, протекают быстрее и лучше от того, что их обслуживают несколько одинаковых генов.

Исследователи выяснили, что повторы включали ДНК, которая отвечает за синтез таких белков, как, например, протеазы. Эти ферменты расщепляют другие белки и, видимо, участвуют в разложении органических веществ, составляющих ткани жертвы. Кроме того, была найдена ДНК, участвующая в транспорте пептидов из одной клетки растения в другую. Все эти гены особо активны в пузырях-ловушках, что указывает на их важную роль в переваривании добычи. Также ученым удалось идентифицировать гены, связанные с обеспечением необходимого уровня кислотности внутри пузырей и эластичности их стенок.

Естественно, чем больше расщепляющих ферментов и транспортирующих белков, тем эффективнее протекает процесс пищеварения. Белки, обеспечивающие эластичность стенок, также необходимы в больших количествах, поскольку внутри камер создается мощное отрицательное давление.

Результаты работы показали, что в видообразовании растений-хищников огромную роль играет появление лишних копий генов. Непентесы, росянки, мухоловки и пузырчатки, как правило, произрастают в местах, бедных минеральными веществами, поэтому для выживания им необходимо эффективно извлекать органику из пойманных насекомых, что трудноосуществимо без тандемных повторов.

Читайте также: