Где живет венерина мухоловка каким способом она ловит свою добычу

Характеристика растения-убийцы венерины мухоловки

Венерина мухоловка или Dionaea muscipula, – это плотоядное растение, растущее на торфяных болотах среди сосновых лесов на востоке США, недалеко от Атлантического океана, где царит влажный умеренный климат. Плотоядным оно стало в процессе эволюции из-за недостатка в почве главных питательных веществ, необходимых для роста и развития растения.

Как охотится Венерина мухоловка

Грунт, на котором растет Венерина мухоловка, имеет недостаток в азоте, а его баланс смещен в кислую сторону. Без достаточного поступления азота в растительный организм, растению трудно синтезировать белки и благодаря этому продолжать свой рост. Поэтому для пополнения запасов азота, Венерина мухоловка охотится на насекомых и переваривает их. Это значит, что каждая муха или муравей, пойманные и переваренные этим растением, выполняют роль азотного удобрения, стимулируя рост и развитие Dionaea muscipula.

Венерина мухоловка охотится за насекомыми с помощью листьев (их у растения от 4 до 7), имеющих уникальное строение. Лист растения имеет две главные области:

• Широкая часть называется основанием листа. Здесь присутствуют все условия для фотосинтеза и питания с помощью корневой системы.
• Часть, выполняющая роль ловушки, называется лезвием листа.

Лезвие расположено по краю листа, который состоит из двух половин, соединенных с помощью продольной жилки. Каждая ловушка мухоловки имеет от двух до пяти «спусковых волосков» на каждой доле (обычно их три). По краю лезвия расположены зубчики, по форме напоминающие пальцы. По латыни они называются cilia. Когда ловушка захлопывается, эти пальцы переплетаются. Основание листа и лезвие (ловушка) соединены частью, которую называют petiole (термин в ботанике, обозначающий стволовую часть листа).

Механизм захлопывания

Верхняя часть каждой стороны ловушки Венериной мухоловки окрашена антоцианинами, пигментами, придающими поверхности ловушки красную расцветку. Эта раскраска – главная приманка для насекомых у этого растения. Также клетки ловушки выделяют клейкое вещество, являющееся разновидностью белка. После того как насекомое заползает в ловушку, оно начинает барахтаться на скользкой и липкой поверхности, жадно слизывая это вещество, задевая спусковые волоски, которые подают сигнал ловушке захлопнутся.

Механизм захлопывания ловушки у Венериной мухоловки можно подразделить на четыре основные фазы:

1. Первоначальное захлопывание.
2. Фаза сжатия.
3. Фаза запечатывания.
4. Фаза повторного открытия.

«Спусковые волоски» являются индикаторами для растения, которое по их колебаниям определяет, что потенциальная добыча оказалась в ловушке. Если прикосновение произошло сразу к двум волоскам или к одному два раза подряд в течение 30 секунд, ловушка захлопывается за десятую долю секунды.

Захлопывающее движение Венериной мухоловки – одно из самых быстрых движений, на которые способны растения. Количество времени, необходимое Dionaea muscipula, чтобы захлопнуться, сильно зависит от окружающей температуры, освещения, состояния здоровья растения и других факторов. Тем не менее, ловушка здорового растения в теплых условиях захлопывается очень быстро.

Детали процесса захлопывания в действительности достаточно сложны. В настоящее время ученые ведут исследование этого процесса и выдвигают различные гипотезы, к которым относятся мгновенное увеличение в размерах клеток и «нестабильное состояние защелкивания», которые находятся под контролем этого растения.

Последние исследования, проведенные в 2005 году гарвардскими учеными, показывают, что механизм захлопывания ловушки Венериной мухоловки основан на биохимическом и эластическом процессах. Они приводят к тому, что ткани листа растягиваются до точки нестабильности, а после прикосновения к волоскам растение мгновенно закачивает в лист воду, благодаря чему происходит захлопывание.

Фаза сжатия

Если первоначальное захлопывание ловушки успешно, начинается фаза сжатия, которая длится около получаса. Процесс выглядит следующим образом. В процессе борьбы насекомое внутри ловушки и дальше прикасается к «спусковым волоскам». Это сигнализирует мухоловке, что необходимо дальше зажимать створки, чтобы удержать жертву внутри. Если насекомое достаточно мало, оно способно проскользнуть сквозь зубцы ловушки и спастись.

Фаза сжатия не происходит, если захлопывание оказалась неудачным в поиске добыче. Это бывает, если при схлопывании створок насекомое сумело выбраться из ловушки или произошло колебания волосков, вызванное другими листами, каплями дождя, или человеком, который сунул туда палец. Тогда ловушка начинает медленно раскрываться и полностью открывается через день-два. Но если такое прикосновение к волоскам происходит несколько раз, это может привести к почернению и смерти ловушки. В последующие разы скорость схлопывания у одной и той же ловушки значительно падает.

Фазы запечатывания и открытия

Если ловушка успешно схватила добычу, и насекомое не убежало перед началом фазы сжатия, начинается этап запечатывания. Во время этой фазы зубцы ловушки выдвигаются вперед и наружу, таким образом, что перестают переплетаться между собой. В результате края долек мухоловки (лезвия) с обоих сторон плотно прижимаются друг к другу. Когда печать становится плотной и непроницаемой, начинают выделяться пищеварительные энзимы. Насекомое тонет в них и постепенно переваривается.

В течение последующих 5-12 дней ловушка остается закрытой на время пищеварения. В это время продолжают выделяться пищеварительные энзимы, растворяющие мягкие ткани насекомого. Выделяются питательные вещества, содержащиеся в тканях насекомого в той форме, в которой их может впитать лист мухоловки.

Количество времени, необходимое для полного переваривания добычи, зависит от возраста насекомого, ловушки и температуры окружающей среды. Чем крупнее насекомое, тем дольше длится переваривание. Чем старше ловушка, тем медленнее выделяются пищеварительные энзимы, чем теплее погода, тем быстрее происходит переваривание.

Для идеального «обеда» насекомое должно быть размером в одну третью размера ловушки. Если насекомое слишком большое или какая-то его часть свисает из ловушки, запечатывание не может быть плотным. Из-за этого ловушка может погибнуть. Она чернеет, умирает и отпадает от растения. Базовая часть листа будет продолжать поставлять энергию растению при фотосинтезе, но новых лезвий с зубцами, способных охотиться, на нем уже не вырастет.

После окончания обеда лист всасывает вещества вместе с пищеварительной жидкостью, которые растение получило в результате переваривания добычи. Это дает сигнал растению раскрыть ловушку снова. Все, что к этому времени остается после обеда – внешний скелет насекомого. Его может смыть дождем, сдуть ветром, но также он может и послужить приманкой для следующей жертвы. Очень часто пауки или муравьи приманиваются трупом, что заканчивается следующим обедом для Венериной мухоловки.

После нескольких удачных охот подряд ловушка перестает функционировать. Само растение живет значительно дольше: при благоприятных условиях оно способно функционировать в течение двадцати лет.

Выращиваем растение дома

Хотя в природе Венерина мухоловка встречается только на востоке США, её можно выращивать и в домашних условиях. Растение это очень привередливо, поэтому требует внимательного ухода. Выращивать Dionaea muscipula специалисты рекомендуют в аквариуме, который позволит обеспечить растение необходимым уровнем влажности. Венерину мухоловку нельзя ставить ни в тень, ни на солнце, иначе оно быстро погибнет. Идеальный вариант – выращивать на окне, что находится с восточной стороны дома.

Дотрагиваться к Венериной мухоловке нельзя. Если пару раз хоть чуть-чуть прикоснуться к ловушке, спустя некоторое временя капкан пожелтеет и отпадет.

Dionaea muscipula нельзя поливать водой из-под крана: лучше дождевой или дистиллированной, удобрения в воду добавлять нельзя. Делать это надо аккуратно, следя за тем, чтобы земля была увлажненной, а не мокрой, иначе корневая система растения начнет гнить. Несколько раз в день Венерину мухоловку нужно опрыскивать.

Кормить мухоловку надо раз в четырнадцать дней. Мертвых насекомых класть нежелательно: только живых. Еще лучше, если Дионея будет охотиться самостоятельно. С этой целью в аквариум надо опускать живых насекомых. Дальше Dionaea muscipula справиться сама. При этом она сможет самостоятельно будет решать, когда ей надо обедать.

Зимой Венерина мухоловка впадет в спячку на 2-5 месяца, — и уменьшается в размерах. Листья приобретают коричневый цвет и отпадают. Это позволяет растению продолжить свою жизнь как можно дольше.

Источник

Смертельно эффективная ловушка: как венерина мухоловка запоминает, что она поймала добычу

Венерина мухоловка — крайне интересное растение. Она захватывает своих жертв (небольших насекомых, паукообразных и т.п.) при помощи видоизмененных листьев. На их поверхности есть специальные волоски, которые реагируют, если на поверхность листа что-то попадает. Края листьев быстро заворачиваются и жертва оказывается в ловушке, которая постепенно превращает мелкое существо в пищу для растения.

Животная пища нужна мухоловке для пополнения запасов азота — обычно она появляется в регионах с болотистой местностью, почва которых бедна азотом. Но как растение, у которого нет мышц и нервной системы, может не только захватывать что-то, но и «запоминать», что внутри листа — жертва, и разворачивать его не стоит?

Как работает механизм захвата

Несколько месяцев назад результаты исследования механизма захвата жертв растением были опубликованы биологами из Вюрцбургского университета. Как оказалось, растение «умеет считать». Дело в том, что чаще всего лист, на котором что-то появилось, срабатывает лишь после второго касания. Дело в том, что венерина мухоловка тратит немало ресурсов на скоростное сгибание листа, поэтому тратить энергию на реагирование на ветер, пыль, камешки и т.п., касающиеся чувствительных волосков, непозволительно.

Венерина мухоловка дожидается второго касания, по только после этого сжимает лист. Эффективнее всего механизм работает в том случае, когда насекомое касается волосков, расположенных на краях листа, а затем появляется в центре. По мнению ученых, у волосков есть накопительный эффект.

Волоски-сенсоры способны воспринимать усилие даже в 0,05 миллиньютона. Время срабатывания ловушки зависит от силы касания и направления приложения усилия.

В итоге мухоловка способна ловить не только медленных насекомых и членистоногих — жуков, гусениц, мокриц, но и быстрых, способных улететь — мух и комаров. При этом чем голоднее растение, тем быстрее реагирует механизм сжимания листа.

И это еще не все

Лист-капкан сразу не закрывается полностью и не начинает вырабатывать пищеварительные ферменты. Для старта этого процесса нужно пять стимулов. Немецкие ученые считают, что такое поведение можно сравнить с элементарным анализом затрат и возможного результата. Чем больше стимулов — тем, скорее всего, больше добыча, а это однозначно стоит усилий. Если же «анализ» показывает, что жертва не стоит затраченных на нее энергии и ферментов, то насекомое или камешек выбрасывается листом через 12 часов.

Все бы хорошо, но возникает вопрос — каким именно образом мухоловка умеет считать? Ладно бы, если лист схлопывался после всего 1 касания. Но он делает это минимум после 2 касаний, а выработка фермента и окончательное сжатие начинается после 5 касаний. А это уже умение «считать» и «анализировать». Немецкие ученые решили выяснить, как этот механизм работает.

Для этого они ввели в растение флуоресцентный датчик кальция. Как оказалось, именно изменение концентрации кальция каким-то образом влияет на «память» растения. Ранее ученым не удалось выяснить, как именно концентрация кальция в ткани коррелирует со «счетом», но теперь все получилось.

Немцам помогли японские ученые, которые разработали специализированный препарат GCaMP6. Это люминесцентное органическое вещество, которое светится зеленым светом, связываясь с кальцием. Именно эта зеленая флуоресценция дала возможность команде отслеживать изменения концентрации кальция в ответ на стимуляцию чувствительных волосков растения иголкой.

До использования флуоресцентного вещества ученые пытались выяснить механизм работы «памяти» растения иными методами, потратив на это 2.5 года. Но лишь сейчас все удалось узнать.

Так что там с кальцием?

Первое касание к чувствительным волоскам мухоловки дает старт механизму высвобождения ионов кальция до определенного уровня. Если в течение 30 секунд будет еще одно прикосновение, концентрация кальция достигнет критического уровня, после чего сработает ловушка. Если через полминуты ничего не произойдет — концентрация кальция начнет снижаться. Можно сказать, что мухоловка «запоминает» события на 30 секунд.

Сейчас ученые планируют довести свое исследование до логического завершения и изучить связь между концентрацией кальция и «нервной системой» мухоловки. Она преобразует движение добычи, в электрические сигналы, распространяющиеся по клеткам.

В итоге исследователи планируют изучить эволюционный процесс растений-хищников, а также больше узнать о механизмах, которые лежат в основе охоты. До сих пор многие биологические особенности растений и животных остаются загадкой, и задача ученых — разгадать ее. Кстати, у всех растений с листьями-капканами — один общий предок — растение, которое не охотилось на животную пищу. Но в его геноме были некоторые участки, которые использовались для обнаружения и усвоения питательных веществ не только корнями, но и листьями, так что эти участки чуть позже эволюционировали в нечто иное. Аналогичный механизм развился и у растений-хищников, которые отращивают капканы-кувшинки без активно реагирующих на жертв элементов.

Источник