Blade i et bur

Blade i et bur

N. Anina
"Kemi og liv", nr. 12, 2017

Livet af planter omgivet af plantedyr, især store pattedyr, er ikke let. Og hvis de stadig går i besætninger … Men der er frelse. Planter har forskellige metoder til kemisk beskyttelse: giftstoffer, stoffer, der nedsætter fordøjelsen eller simpelthen modbydelig smag. Små blade, der skal plukkes fra grenene en ad gangen, tilføjer heller ikke plantens tiltrækningskraft – for meget tid skal bruges til at få nok. Herbivorer foretrækker let tilgængelige kilder til grønne områder. Og planter har torner. Det handler om dem, at specialister, der undersøger mekaniske plantebeskyttelsesmidler, tænker først og fremmest, og først for nylig indså de, at selve strukturen af ​​en busk eller en kronekrone også kan beskytte den. Tanglede grene forhindrer store herbivorer i at nå bladene placeret dybt i kronen.

For første gang blev denne idé udtrykt i begyndelsen af ​​XXI århundrede af professor ved Cape Town University William Bond. Han og hans kolleger foreslog, at den tætte, spændte krone af nogle New Zealand-træer opstod for at beskytte mod moa-plantelevende dyr, og i Madagaskar blev træer således forsvaret af elefantfugle.Disse hulkere døde, og kronerne forblev og hjælper træerne med at flygte fra struds og emus, som heller ikke er kloge at klemme bladene. Og ikke kun fugle, men også pattedyr kan kasseres på denne måde. For eksempel har acacia karperen, som vokser i en overfyldt herbivore afrikansk savanne, en tæt, flad og bred krone af mange forgreningsskud. En sådan krone danner en slags celle, som ifølge forskere gør bladene mindre tilgængelige for plantelevende dyr (Oikos2003, 102, 3-14). Hvorfor danner alle træerne i savannen celler? Og fordi det er nødvendigt at betale for lav spiselighed ved høj brændbarhed. Professor Bond og hans kolleger studerede modstanden af ​​ni arter af afrikansk acacia til brande og plantelevende dyr. Det viste sig, at kimplanter af dårlig spiselige arter har en tyk bark, relativt lidt stivelse og kronceller. Sådanne træer brænder godt. Og de ildfaste typer er behagelige og behagelige at spise, fordi de har en tynd bark, en relativt løs krone og store stivelsesreserver (Økologi bogstaver, 2012, 15, 673-679).

Kroncellehypotesen ser overbevisende ud, men kræver eksperimentelle beviser. Det er netop det, forskerne fra Frankrig og Sydafrika besluttede at gøre (Funktionel økologi, 2017, 31 (9), 1710-1717). Og straks står over for et problem: hvordan man beskriver kronens struktur? Tætheden af ​​grene – et af tegnene på cellen – er ikke egnet som kriterium. Dette er en meget variabel indikator, afhængig af mange faktorer: træets alder, kronens position, branden led, tilgængeligheden af ​​lys og vand og andre forhold. Så det er umuligt at sammenligne planter på dette grundlag, andre kriterier er nødvendige for at beskrive kronstrukturen.

Kronen på et hvilket som helst træ er struktureret, det består af gentagelsesmoduler, og hvert modul består af afdelinger af forskellig kvalitet (figur 1). Modulet er baseret på hovedgrenen, aksen i den første kategori. Andre skud er placeret på denne akse: tykke flerårige grene, tyndere kviste, korte årlige skud. Forskere kalder disse akser af forskellige kvalitetsakser af forskellige kategorier og understreger, at aksekategorien ikke svarer til forgreningsrækkefølgen, der er kendt for os fra skolen, hvor hovedgrenen forgrener, danner andenordens sideskudd, og som igen er tredjeparts skud og så videre. Axerne af forskellige kategorier adskiller sig i retning af vækst, alder, form, tilstedeværelse af torner. Så aksen af ​​den første kategori i fig.1 er rettet lodret opad, konisk og spidsformet; Aksen i den anden kategori vokser vandret, spidset og cylindrisk; akse i den tredje kategori, cylindrisk og med pigge, er rettet opad i en vinkel. I dette tilfælde kan korte unge skud (akser i den tredje kategori) bevæge sig væk fra begge tykke grene (akser i den anden kategori) og hovedgrenen (akser i den første kategori). Antallet af forgreningsakser i løvfældende træer når fire, i nåletræer – seks.

Fig. 1. Træets kron består af gentagelsesmoduler og modulerne i forskellige kvalitetsakser.

For at danne et ægte bur skal grenene være enten meget tykke eller variere i længden. Modulet består af forskellige kvalitetsafdelinger, og gentagelse af moduler skaber tæthed. Antallet af akser er genetisk bestemt, det er et konstant kvantitativt træk, ifølge hvilket arten kun kan karakteriseres én gang. Men modulernes antal og relative position afhænger af plantens alder. Forskerne tog højde for antallet af akser i modulet, retningen af ​​deres vækst (vandret, op eller skråt) og forgreningsmodus, længden af ​​internoderne, tilstedeværelsen og placeringen af ​​piggerne. Baseret på disse data blev for hver art dens bidrag til strukturbeskyttelse beregnet (investeringer i strukturelle forsvar – ISD). Denne indikator er blevet kronens hovedkarakteristik. Jo højere det er, desto stærkere er "cellulære" udviklet i arten.

Forskere har antydet, at den hastighed, hvormed planter er spist, afhænger af ISD, og ​​de havde brug for et forsøgsdyr til at teste denne hypotese. Den afrikanske savanne er fuld af plantelevende dyr, mange antilope, zebra, giraf, elefant og endda sorte næsehorn, der strejfer der. Men det er svært at bruge vilde dyr i kontrollerede eksperimenter, og i dette øjemed tiltrækkes geder normalt. De er af samme størrelse som mellemstore antiloper: impalas, dykkere eller buskasser. Større dyr, såsom kudu antilopen, er ikke egnede til disse forsøg, fordi de bare kan have en snack på en gren af ​​et ungt træ.

Først og fremmest var det nødvendigt at finde ud af, hvilke blade geder gerne og som ikke gør. Tyve sultne dyr blev tilbudt prøver af de femogtyve mest almindelige arter af træer og buske i savannen. Efter prøvesmagning udelukkede forskerne seks af de mindst attraktive arter, og fra de resterende elleve udvalgt med kontrastarkitektur (figur 2).

Fig. 2. Saplings af 11 arter af planter med forskellig kronestruktur, givet til geder, der skal spises: 1. Gymnosporia harveyana; 2. Gymnosporia maranguensis; 3. Acacia nilotica; 4. Acacia robusta; 5. Elaeodendron transvaalense; 6. Ziziphus mucronata; 7. Scutia myrtina; 8. Euclea racemosa; 9. Euklea divinorum; 10. Rhus pentheri; 11. Dichrostachys cinerea. Lodret bjælke – Højden er 1 m

Nu kan du begynde at eksperimentere. Der var to af dem. I første omgang blev dyrene tilbudt enkelte grene af planter omkring en meter høj. Grenen satte sig fast i jorden midt i en lille pen og løb ind i en tilfældigt udvalgt ged, der fik lov til at bide 50 gange. Derefter blev geden erstattet med en anden, som også bidder 50 gange. Total gren forsøgte fire dyr. Så vi testede fem grene, taget fra fem forskellige træer af samme art, og bestemt den gennemsnitlige bithastighed for hver art. Desværre har forskere ikke beskrevet detaljeret proceduren for udskiftning af geden. Det er forfærdeligt at forestille sig, hvordan en sulten herbivore er revet fra fodring og trukket ud af pennen.

I det andet forsøg blev dyr ikke tilbudt separate grene, men lavt, ca. en meter planteplanter, hvorfra alle perifere blade var blevet fjernet tidligere. Derfor var gederne kun tilgængelige blade, der vokser inde i kronen og beskyttet af det. Bithastigheden afhænger af bladernes rækkevidde og mængden af ​​mad, som dyret kan skubbe ind i munden. Hvis du er nødt til at nå bag hvert stykke, bidder geiten sjældent.Hvis du samtidig kan få fat i mange store blade, bider han sjældent også, for inden du når til næste del, skal du tygge, hvad du allerede har i munden. Derfor bestemte forskerne mængden af ​​en bid og mængden af ​​biomasse spist.

Ved at sammenligne parametrene for en enkelt gren og en kimplante af samme art, er det muligt at bestemme, hvordan beskyttet træet er ved cellen. Bladene fra de seks planter (i figuren er 1, 2, 3, 6, 7 og 11) var klart beskyttet af kronen. Geder spiste bladene inde i kronen langsommere end gnaverede isolerede grene, og med mindre effektivitet. I andre arter spiser geder mere om kronen af ​​kimplanter mere effektivt end de enkelte grene, for en retfærdig flok blade kan afskæres fra en ubeskyttet kronen ad gangen. For 200 bider kan en sæbe knap næsten ren (figur 3). Jo højere ISD af træet er, desto sværere er det at gnave. På de mest hårdt fodrede træer Acacia nilotica og Ziziphus mucronata (om det, se "Kemi og liv", nr. 7, 2017) – modulet består af akser af tre kategorier, og der er torner, derfor er kronen meget sammenflettet og stikkende. De mere tilgængelige planter har akser af to kategorier: træskudd og kortlivede kviste, som falder ned efter et år og ikke kan beskytte kronens indre del af plantelevende dyr.

Fig. 3. Før og efter 200 bider. op – Euklea divinorum gnaveret rent. Ned nedenfor – krone Ziziphus mucronata beskytter sine blade. Øverst til venstre – deltager i eksperimentet

Som observationen viste, gned gederne langsomt træer med et krone bur, fordi det er svært for dem at nå de indre blade. Ved at gøre dette presser de ofte deres ører og lukker øjnene.

Forskerne formåede at bevise, at kronens struktur påvirker ødelæggelsens hastighed og kan beskytte træet. Jo mere tilgængelig og nærende planten er, desto hurtigere krydder planten. For lang tid at græsser er urentabel. For det første tager det for meget energi. For det andet er fødevarer på bekostning af andre aktiviteter, herunder reproduktion og overvågning af rovdyr. Derfor vælger dyr, hvis det er muligt, det mest hensigtsmæssige til at spise planter.

For at få nok skal geder spise 2,5% kropsvægt. Hvis planter er tilgængelige og nærende, er der nok to timer om dagen til dette. Hvis kronen har en cellestruktur, geder gederne inden for 4-10 timer. Dette er et utilfredsstillende resultat, de vil kaste en sådan plante og gå til en anden, hvis det er muligt, selvfølgelig.

Forskerne bemærker, at virkningen af ​​cellen kun virker midt i kronen og derfor har en sæsonbestemt værdi.I begyndelsen af ​​året fortærer dyrene unge skud og knopper på kronens periferi, og i slutningen af ​​den tørre sæson forbliver bladene kun i midten.

Hvis du sammenligner kronens struktur i forskellige træer, har den bedste beskyttende virkning rygsøjler. Dette er måske den vigtigste faktor, der nedsætter spisningen. Men rygsmerter alene er ikke nok, hele rækken af ​​foranstaltninger giver maksimal beskyttelse: holdbare flerårige grene og akser af forskellige kategorier. Dette er en dyr fornøjelse, og kronceller findes kun i savannen, hvor der er meget sol, i de skyggefulde afrikanske skove er der ingen. Der har træer ikke råd til sådant energiforbrug.

Men i savannen er planternes liv ikke uklar. Træer har brug for flere år til at danne et solidt bur, men før det er de ekstremt sårbare. Hvordan de overlever, og hvordan andre planter, der ikke udgør en cellehåndtering i savannen, endnu ikke er bestemt.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: