Гетеротрофне живлення рослин

Гетеротрофне живлення рослин

Залежно від джерела вуглецю, що поглинається, розрізняють декілька типів живлення рослин. Частина нижчих рослин ( а також всі гриби і велика частина бактерій) можуть використовувати вуглець лише з органічних сполук, в яких він міститься у відновленій формі. При окисненні таких з’єднань в процесі дихання звільняється запасена в них хімічна енергія, яка потім може витрачатися на різні процеси: синтез складніших з’єднань, пересування речовин в рослині і ін. Живлення цього типу називається гетеротрофним, а рослини, споживаючі органічні джерела вуглецю, – гетеротрофними; живлення за рахунок мертвих органічних залишків називається сапротрофним, а рослини, що живляться мертвими органічними залишками, - сапротрофами . Гетеротрофи, що живуть за рахунок органічних сполук інших живих організмів, називаються паразитами . До них відносяться деякі вищі рослини, наприклад вовчок, що висмоктує за допомогою спеціальних присосків соки інших рослин. Паразитичне живлення  відрізняється від симбіозу, при якому відбувається постійний обмін продуктами життєдіяльності корисний для обох партнерів. Симбіотичне живлення спостерігається, наприклад, у азотфіксуючих бактерій, що поселяються в бульбочках на коренях бобових рослин, в шапкових  грибів, гіфи яких проникають в кореневі тканини деревних рослин , а також в лишайників, що є групою грибів що знаходяться в постійному співжитті з водоростями.

Серед квіткових існує велика група напівпаразитичних рослин,

вони здатні до фотосинтезу, однак воду і мінеральні

речовини  добувають паразитично, тобто відбираючи в інших рослин. Серед таких паразитів особливо цікава омела, яка зустрічається у нас в південних районах (у Криму). Особливо часто вона поселяється на плодових деревах (груші, яблуні) і на тополях.

Кущ  омели на гілках дерева, нагадує гніздо великого птаха. Замість коренів в основі куща розвивається система присосків, що проникають в деревину рослини-хазяїна.

Деякі напівпаразити існують самостійно: у них є і листки

і корені, однак при несприятливих умовах  вони добувають собі додаткове

харчування, відбираючи його у сусідів, тобто паразитуючи. Це всім відомі польові квіти: Іван-да-Мар’я, погремок, митники та ін

Якщо корені такого напівпаразитиа прийдуть в зіткнення з корінням іншої

рослини, що підходить для того, щоб стати рослиною-господарем, то напівпаразит ніколи не пропустить такий випадок. На його коренях утворюються присоски, якими він приєднується до рослини-хазяїна. Це можна виявити, обережно викопавши кореневі системи напівпаразита і сусідніх з ним рослин.

Зрозуміло, що паразити могли з’явитися, лише коли на Землі були вже

інші живі істоти. Пристосування до паразитичного способу життя серед

зелених квіткових рослин йшло, очевидно, визначеними ступенями. На

першому ступені стоять такі напівпаразити, як Іван-да-Марья і погремок,

що мало чим відрізняються від звичайних зелених рослин. Значно посилився

паразитизм у рослин, подібних до омели: у них ще є зелене листя і

стебла, але замість коренів утворилися присоски. Ще далі пішли рослини паразити типу вовчка та Петрового хреста: у них хоча

і залишилося стебло з листям, але вже немає хлорофілу і їжу вони отримують

повністю від рослини-хазяїна. Крайній тип паразитизму серед квіткових

рослин – раффлезія. З колишніх органів у неї залишилася лише квітка, все

інше тіло перетворилося в клітинні нитки, що упровадилися між клітинами

рослини-господаря і схожі на міцелій гриба.

Якщо ви думали, що рослини-хижаки – це з області фантастики, то можу вас порадувати: це сама що ні на є дійсна реальність . За різним даними, відомо близько 400-500 видів м’ясоїдних рослин. Всі вони частину живильних речовин одержують за рахунок тварин (в основному комах), яких вони ловлять різними хитромудрими способами. У найбільш відомих “хижаків” – росичок, непентесів і сарраценій – основну частину здобичі становлять комахи (звідси інша назва цих рослин – комахоїдні). Інші – водні пузирчатки й альдрованди – ловлять найчастіше планктонних ракоподібних. Є й такі “хижі” рослини, які харчуються мальками, пуголовками або навіть жабами і ящірками.

Існує три групи таких комахоїдних рослин – це рослини з листками-пастками, у яких половинки листків із зубцями, що по краю щільно закриваються, рослини з листками-липучками, у яких волоски на листках виділяють приваблюючу для комах липку рідину, і рослини, у яких листки мають форму кувшинчика із кришечкою, наповненого водою.

Навіщо ж рослинам “хижацтво”?

Справа в тому, що всі хижі рослини ростуть на бідних ґрунтах, як, наприклад,  торф або пісок. У таких умовах менше конкуренції серед рослин (мало хто здатний тут вижити), а здатність ловити живу здобич, розщеплювати й засвоювати тваринний білок заповнює дефіцит мінерального харчування. Особливо численні хижі рослини на вологих ґрунтах, болотах і  драговинах, де вони відшкодовують за рахунок пійманих тварин нестачу азоту. Як правило, вони яскраво зафарбовані, і це приваблює комах, що звикли асоціювати яскравий колір з наявністю нектару.

Найбільш відомі види:

Росичка. Рід Drosera (росички) включає близько 130 видів рослин. Живуть вони й у тропічних болотах, і в пересихаючих ґрунтах австралійських субтропіків, і навіть за полярним колом у тундрі. У середній смузі Росії можна зустріти росичку круглолистну. Звичайно росички ловлять дрібних комах, але деякі види здатні піймати й більшу здобич.

Листки росички покриті червоними або яскраво-жовтогарячими волосками, кожний з яких увінчаний блискучою крапелькою рідини. У тропічних росичок листки нагадують намисто з багатьох сотень виблискуючих на сонці бусинок-росинок. Але це смертоносне намисто: притягнута блиском крапельок, червонуватим кольором листка і його ароматом, комаха грузне в липкій поверхні. Розпачливі спроби жертви звільнитися приводять до того, що до неї схиляється усе більше сусідніх волосків, і зрештою вона виявляється вся покрита клейким слизом. Комаха гине. Потім росичка виділяє фермент, що розчиняє здобич. Недоторканими залишаються тільки крильця, хітиновий покрив й інші тверді частини. Якщо на листок сідає не одна комаха, а відразу дві, то волоски як би розділяють свої обов’язки й справляються з обома.

Жирянка. Діє майже так само, як росичка, заманюючи комах клейкими виділеннями своїх довгих, що звужуються до кінця листків, зібраних у прикореневу розетку. Іноді краї  листків загинаються усередину, і здобич у такому лотку виявляється замкненою. Потім інші клітини листків виділяють травні ферменти. Після поглинання “блюда” лист розвертається й знову готовий діяти.

Венерина мухоловка. Рід Dionaea включає тільки один вид Dioneae muscipulata, більше відомий за назвою венерина мухоловка. Це єдина рослина, у якої ловлю комах швидким рухом пастки можна спостерігати навіть неозброєним оком. У природі мухоловка зустрічається на болотах Північної й Південної Кароліни. У дорослої рослини максимальний розмір пастки – 3 см. Залежно від пори року, вид пастки помітно змінюється.

Улітку, коли багато здобичі, пастка яскраво пофарбована (звичайно темно-червоного кольору) і досягає максимальних розмірів.

Узимку, коли здобичі мало, пастки зменшуються в розмірах. По краях листка розташовані товсті колючки, схожі на зуби, кожен листок “щелепа”, оснащена 15-20 зубами, а в середині листка – три сторожових волоски. Комаха або інша істота, притягнута яскравим листком, не може не зачепити ці волоски. Закривання пастки відбувається тільки після двократного подразнення волосків в інтервалі від 2 до 20 секунд. Це охороняє пастки від спрацьовування під час дощу. Розімкнути пастку вже неможливо. Якщо листок промахнеться або в нього потрапить щось неїстівне, він знову відкриється через півгодини. У іншому випадку він залишиться закритим, поки не переварить жертву, на що йде до декількох тижнів. Як правило, листки, перш ніж відмерти й змінитися новими, спрацьовують у такий спосіб усього два-три рази.

Непентес. Рід включає близько 80 видів рослин із тропічних дощових лісів. Більша частина з них – ліани, що досягають декількох метрів, але є й низькі чагарники. Пастки непентесів пристосовані до ловіння досить великої здобичі. Найбільші непентеси можуть піймати й дрібних гризунів, жаб і навіть птахів. Однак звичайна здобич для них – комахи. Непентеси ловлять комах  зовсім інакше, ніж всі інші хижі рослини. У їхніх трубчастих листках, що за формою нагадують кувшинчики, накопичується дощова вода.

Один кінчик листка згорнутий на зразок лійки, по якій вода стікає усередину; а інший загнутий над отвором і прикриває його, обмежуючи кількість вологи, щоб запобігти переповненню при заливних дощах. По зовнішній стороні глечика зверху вниз проходять два зубчастих крила, що служать як для опори глечика, так і для напрямку плазуючих комах. По внутрішньому краю кувшинчика розташовані клітини, які виділяють солодкий нектар. Під ними – безліч твердих волосків, звернених донизу, – щетинистий частокіл, що не дає жертві вибратися з кувшинчика. Віск, що виділяється клітинами гладкої поверхні листків у більшості непентесів, робить цю поверхню настільки слизькою, що жертві не можуть допомогти ніякі кігтики, крючечки або присоски. Потрапивши в такий кувшинчик-ловушку, комаха приречена, вона опускається усе глибше у воду – і тоне. На дні кувшинчика комаха розкладається, і м’які її частини всмоктуються рослиною.

Непентеси (кувшиночники) часом називають “мисливськими чашками”, оскільки рідину, що втримується в них, можна пити: зверху в кувшинчику чиста вода. Звичайно, десь унизу перебувають неперетравлені тверді залишки “обідів” рослини. Але при відомій обережності до них не добратися, і практично кожен кувшинчик містить ковток-інший, а то і більше води.

Сарраценії. Рід нараховує 9 видів із родини сарраценієвих. Всі представники родини – болотні рослини. Квітки дуже яскраві. І навіть неквітучі Сарраценії звертають на себе увагу: смарагдові, з густою сіткою малинових жилок, що манять солодким соком листки-пастки нагадують казкові квіти. Притягнуті яскравою пасткою, комахами сідають на пастку й гинуть.

Домашні хижаки. Існує думка, що рослин-хижаків неможливо тримати в домашніх умовах. Вони дійсно найчастіше гинуть через якийсь час, проте є види рослин-хижаків, найбільш придатних для кімнатних умов. Це венерина мухоловка, різні росички, невеликі види непентесів, тропічні види жирянок і більшість видів сарраценій. Венерину мухоловку вирощують у грубому волокнистому торфі. Рослина вимагає максимального сонячного світла протягом усього року, а взимку, коли сонячного світла не вистачає, рослини доводиться підсвічувати.

Поливають улітку рясно, ще краще тримати горщики з рослинами на третину зануреними у воду, використовуючи для поливу кип’ячену або дощову воду. Узимку полив скорочують, але не допускають повного висихання ґрунту. Вимагає високої вологості повітря.

Вирощування окремих гібридних видів непентесів не становить великих труднощів, з тим лише застереженням, що для утворення глечиків вони вимагають постійної високої вологості. Вирощують непентеси на ґрунті, що складається з волокнистого торфу й мохів сфагнуму або на чистому сфагнумі. Головне, щоб ґрунт був завжди пухким і добре провітрюваним. Поливати ці рослини треба рясно й м’якою водою, не допускаючи найменшого підсихання.

Рослини паразити

Всі рослини діляться на дві групи за типом використання поживних речовин – автотрофи і гетеротрофи. Автотрофи перетворюють неорганічні речовини на органічні за допомогою сонячної енергії. Автотрофи накопичують первинну органічну речовину, яка потім виступає як продукт харчування гетеротрофів. До гетеротрофів відносять  деяких рослин. Серед цих рослин можна виділити групу рослин паразитів і рослин-хижаків.

Життєдіяльність рослин паразитів повністю або частково здійснюється за рахунок організму господаря. Покритонасінні рослини-паразити живуть, в основному, за рахунок вищих рослин. Серед їхніх господарів зустрічаються і культурні рослини – тютюн, томат, соняшник, сорго, т.д. При ураженні цих рослин паразитами знижується врожайність. Прикладами рослин-паразитів можуть служити омела пофарбована, повитиця, вовчок, раффлезієві.

У природі також існують факультативні рослини-паразити, які можуть жити як за допомогою використання іншого організму (паразитизму), так і за рахунок інших типів харчування, наприклад, фотоавтотофного. У деяких випадках альтернативні джерела живлення використовують і облігатні рослини-паразити. Їх ще називають рослинами-напівпаразитами. Для таких рослин характерний одночасно і паразитизм, і фототрофне харчування. Наприклад, петрів хрест поєднує в собі риси рослини-паразита і рослини-хижака.

Розрізняють дві групи рослин-паразитів. До першої групи відносяться ектопаразити (омела, повитиця, вовчок). Вони проникають всередину організму господаря тільки гаусторіями, призначеними для отримання поживних речовин. Ендопаразити (раффлезієві і т.д.) переважно або повністю ростуть в організмі рослини-хазяїна, а залишають тіло господаря виключно для здійснення розмноження.

Рослини-паразити з’явилися в процесі еволюції від випадкових особин паразитів і розвивалися від факультативних форм до облігатного паразитизму. Це відбувалося на тлі втрати здатності до сапрофітного або автотрофного харчування та виникнення пристосувань до живлення за рахунок іншого організму господаря. Структурні елементи оранізму рослини-паразита, завдяки яким здійснювалося автотрофне харчування, поступово трансформувалися в органи харчування за рахунок господаря. Так, кінчики коренів покритонасінних рослин перетворилися в гаусторії.

При паразитуванні на інших організмах у окремих рослин змінився хід розвитку. У високоспеціалізованих рослин-паразитів, що відносяться до квіткових рослин, у розвитку відбуваються метаморфози, зумовлені трансформацією їх організації в ході онтогенезу. Певні групи рослин мають більш складні форми паразитизму. Аллелопаразитизм – це явище взаємного паразитизму покритонасінних рослин і ендотрофної мікоризи гриба, як у грушаїкових, орхідних, тощо. Епіпаразитизм являє собою «потрійний паразитизм», коли мікотрофна квіткова рослина споживає поживні речовини з хвойних дерев, що ростуть поруч, завдяки взаємодії з загальним для них мікоризним грибом (під’ялинник).

Творчі роботи

Підготуй повідомлення на одну із запропонованих тем:

-         «Екологічні групи факультативних і облігатних гетеротрофів серед рослин».

-         «Види рослин, що мають мікотрофний і бактеріотрофний тип живлення».

-         «Найбільш поширені види рослин паразитів та напівпаразитів».

-         «Особливості життєвих циклів рослин паразитів і їх пристосування до паразитизму»

Підготуй презентацію на одну із запропонованих тем:

-         «Рослини паразити

-         «Рослини-хижаки»

Спробуй порівняти спосіб живлення і пристосування рослин напівпаразитів, паразитів і автотрофних рослин. Результати потрібно оформити у вигляді таблиці.