Венерина мухоловка способ добывания пищи

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

Раскрыт механизм пищеварения венериной мухоловки

Исследователи из Вюрцбургского университета показали, какие процессы запускаются в клетках ловчих листьев хищного растения венериной мухоловки (Dionaea muscipula) при поимке насекомого. Это первая работа, в которой экспериментально подтвердили теоретически установленный механизм выделения пищеварительных ферментов из мембранных пузырьков (везикул) у растений.

Хищная венерина мухоловка
© Leah-Anne Thompson / Фотодом / Shutterstock

Венерина мухоловка, как и другие хищные растения, использует насекомых в качестве источника азота, так как обитает на почвах, в которых азота мало. Мухоловка захватывает добычу с помощью пары специальных ловчих листьев. Когда насекомое касается одного из них, они захлопываются. Растение начинает выделять ферменты, растворяющие жёсткую хитиновую оболочку жертвы и разлагающие на простые составляющие органические молекулы, из которых составлено тело насекомого.

Описанный механизм ловли насекомых растениями считается общепризнанным ещё со времён Дарвина. Тем не менее, до недавнего времени детально его никто не проверял на практике. Раскрыть тонкие клеточные и молекулярные механизмы поимки и переваривания добычи удалось только сейчас. Биофизики из Вюрцбургского университета с помощью микроэлектродов, амперометрии и магнитного резонанса проследили, что происходит в клетках ловчих листьев венериной мухоловки, когда их касается насекомое.

Пытаясь спастись, жертва неизбежно задевает чувствительные волоски на её стенках. Однако те же волоски можно активировать и дуновением ветра, и падением неживых объектов на ловчие листья. Поэтому одно касание не запускает захлопывание ловушки и последующие физиологические процессы. Нужно, чтобы чувствительные волоски были задеты по крайней мере трижды.

© Sönke Scherzer/Dirk Becker

Повторяющаяся стимуляция волосков приводит к тому, что в цитоплазме несущих их клеток повышается концентрация ионов кальция. Они служат одним из важнейших передатчиков сигнала у подавляющего большинства живых организмов. В случае венериной мухоловки увеличение содержания ионов кальция приводит к тому, что в клетках ловчих листьев возникают потенциалы действия (ПД). Их механизм отличается от механизма возникновения ПД у животных, но суть таких электрических сигналов в обоих случаях одна: они запускают биохимические изменения в соседних клетках, «почувствовавших» потенциал действия.

В ловчих листьях венериной мухоловки ПД воздействуют на клетки особых пищеварительных желёз. Эти клетки образуют белки-ферменты для переваривания органических веществ, а также ионы водорода и хлора. Интересно, что те же ионы присутствуют и в желудочном соке животных, в том числе человека. Там они создают благоприятную среду для работы пищеварительных ферментов. Указанные вещества хранятся в везикулах — окружённых мембраной пузырьках — в цитоплазме.

Когда ПД от чувствительных волосков действуют на клетки «пищеварительных желёз», в последних, в свою очередь, тоже повышается содержание кальция. Это приводит к тому, что везикулы с ионами водорода и хлора, а также с пищеварительными ферментами сливаются с мембранами клеток своих желёз и высвобождают своё содержимое наружу. Таким образом вещества для переваривания добычи выходят из клеток пищеварительных желёз, попадают на насекомое-жертву и запускают в нём процессы разложения органики.

Источник

Хищное растение венерина мухоловка

Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) – небольшое хищное растение с выдающейся репутацией. Сам Чарльз Дарвин описал его как “одно из самых прекрасных растений мира.” Венерина мухоловка в состоянии захватывать живых насекомых, используя свои модифицированные листья в качестве ловушек. Эта способность позволяет ей расти в почвах с дефицитом азота. Она является одним из немногих растений, которые способны на столь молниеносные движения.

Описание

Венерина мухоловка вырастает примерно до 15 см в ширину. Листья расположены в виде розетки вокруг подземного стебля. Растение имеет от четырех до семи листьев, каждый из которых является ловушкой. Ловушка состоит из двух противоположных лепестков с шипами вдоль наружных краев. Растет мухоловка, низко к земле, что позволяет насекомым легко заползать в ловушку. Цветки мелкие, имеют форму звезды и расположены на концах стеблей. Цветет растение в мае – июне, а затем производит небольшие, черные семена. Продолжительность жизни составляет до семи лет.

Внутри каждой ловушки имеются небольшие волоски, которые выступают в качестве датчиков. Одноразовое касание усика не даст никакого эффекта. Но стоит насекомому сделать два последовательных прикосновения к двум разным волоскам и ловушки сомкнется в мгновение ока, за 0,1 секунды. Этот сложный механизм необходим во избежание холостых захлопываний при попадании капель дождя или других предметов. Точный принцип действия ловушки до сих пор полностью не изучен, но, как полагают ученые, он связан с быстрой передачей воды между клетками растения.

После того, как насекомое поймано в ловушку, венерина мухоловка выделяет пищеварительные ферменты и растворяет свою добычу в течение 2 недель. Затем она вновь раскрывается в ожидании следующей жертвы. Каждая ловушка за свою жизнь способна поймать до семи кормовых объектов.

В природе венерина мухоловка произрастает в сосновых саваннах и водно-болотных угодьях штатов Северная и Южная Каролина, США. Она процветает в заболоченных, азото–дефицитных и кислых почвах. Венерина мухоловка предпочитает открытую солнечную местность с влажной почвой.

Сохранение и распространение

Венерина мухоловка, в основном, растет в небольшом районе, радиусом менее 100 миль вокруг города Уилмингтон в американском штате Северная Каролина. Наибольшую угрозу для сохранения вида несет незаконный сбор диких растений для торговли. Венерина мухоловка числится в приложении II Конвенции «О международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения”, а также занесена в красную книгу международного союза охраны природы.

Выращивание в домашних условиях

Венерина Мухоловка может расти в домашних условиях. Учитывая репутацию привередливого растения, ей просто необходимо создать условия, приближенные к естественной среде обитания. Поставьте ее в светлом месте, но не под прямыми солнечными лучами. Воду лучше брать дождевую или дистиллированную, но ни в коем случае не водопроводную. Также она нуждается в кислых почвах и торфяном компосте, смешанном с крупнозернистым песком или перлитом для лучшего дренажа.

Мухоловка не тропическое растение и лучше всего растет при температуре между 20 и 27 градусами Цельсия. Удаляйте мертвые или отмирающие листья, чтобы предотвратить гниение и распространение на здоровые. Не кормите мухоловку ничем, кроме живых насекомых. Не перекармливайте ее, одной кормежки в неделю вполне достаточно. Убедитесь, что ловушка в три раза больше, чем насекомое, которым вы ее кормите. Слишком крупная еда может повредить ее или даже убить.

Использование

Венерина Мухоловка выращивается в основном, как декоративное растение, но также возможно использование в медицинских целях. Сторонники данного метода заявляют, что растение содержит химические вещества, которые обладают противоопухолевым и омолаживающим эффектом. Американское онкологическое общество отмечает, что нет авторитетных научных доказательств, подтверждающих эти свойства.

Источник