سجن فظيع: دراسة عن المسامير الهامشية لصخور فينوس

الجمعة هو يوم جميل عندما تنتهي الأيام الرمادية (سامحني على صب الملح على الجرح لأولئك الذين يعملون يوم السبت / الأحد) ، عطلة نهاية الأسبوع التي طال انتظارها تنتظرنا ، ولدينا وقت للقيام بشيء ممتع وممتع: اقرأ كتابًا التي جمعت بالفعل طبقة قياسية من الغبار. زيارة الأقارب إذا ظلوا يتذكرونك ؛ للنوم ، الاستيقاظ في الصباح ليس من المنبه الرهيب ، ولكن بطريقة طبيعية ؛ سقي زهرة في وعاء ، والذي سيتطور قريبًا ليصبح صبارًا أو وحشًا مدببًا أو وحشًا آكلاً للحشرات ، كما في فيلم "متجر صغير من الرعب". في هذا الفيلم ، فإن النبات القاتل هو عبارة عن إبداع خيالي ، ولكن له سلف في العالم الحقيقي - نباتات مفترسة ، وعلى وجه التحديد ، ذبابة فينوس. هذا النبات هو جيسون فورهيس في عالم الحشرات. ومثلما يتميز المنجل بخاصية جيسون ، فإن أعمده الهامشية (الهامشية) هي سمة لمصيدة الذباب. سنلتقي بكم اليوم دراسة قرر فيها العلماء التحقق من مدى أهمية هذه الطفرات في اصطياد الفرائس. بطبيعة الحال ، إنها مهمة - كما تقول ، أنت على حق ، لكن نتائج الدراسة لم تكن بلا مفاجآت. لن نقوم بسحب البعوض بواسطة خرطوم الغطس ونغرق في التقرير للتوضيح. دعنا نذهب.

سجن فظيعة

نعلم جميعًا مفهوم التمثيل الضوئي ، الذي يشير إلى العملية الكيميائية لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة مركبات كيميائية. ومع ذلك ، لا يمكن لجميع النباتات مثل النظام الغذائي الشمسي ، أو بالأحرى ، لا يستطيع الجميع إطعام أنفسهم حصرا بهذه الطريقة بسبب بعض الظروف المناخية ومكان النمو. إذا كنت تريد العيش ، فكن قادرًا على الدوران ، في هذه الحالة ، تتطور إلى كابوس لجميع الذباب. بمعنى آخر ، فإن النباتات آكلة اللحوم ، بالإضافة إلى النظام الغذائي "الكلاسيكي" ، تحصل على المواد اللازمة (على سبيل المثال ، النيتروجين) عن طريق هضم الحشرات (أو الكائنات الأخرى التي لا يحالفها الحظ). في المجموع ، هناك حوالي 630 نوعًا من النباتات المفترسة التي تنمو في جميع مناطق الكوكب تقريبًا وتختلف في طريقة الصيد وتفضيلات تذوق الطعام.

حسب نوع الصيد ، يمكن تقسيم نباتات الفريسة إلى نوعين رئيسيين: نشط وسلبي. السابق يمتلك أجزاء متحركة (مثل بطلاتنا الحالية ، صائدة الذباب) ، والآخر يمتلك إفرازات لزجة على سطح الأوراق أو الحاويات التي يسقط فيها الضحية بمفرده.


الكتاب المقدس العملاق

أكبر ممثلين للنباتات المفترسة هم البيبليس العملاق و nepentes. تشبه البيبليس العملاقة شجيرة عادية بأزهار جميلة جدًا ، لكن هذا النبات غدير جدًا - جميع الأوراق والسيقان مغطاة بالشعر الصغير (حوالي 300000 قطعة على ورقة واحدة) والغدد التي تفرز العصير. تجذب هذه الرحيق الضحية ، التي تتوق للطعام المجاني ، وتصبح نفسها ملتصقة بإحكام على الشعر. في الوقت نفسه ، فإن العصارة التي يفرزها النبات ليست مجرد طعم ، ولكن أيضًا أداة للهضم. يمكن أن يكون ضحايا الكتاب المقدس الحشرات والقواقع ، وكذلك البرمائيات الصغيرة أو الطيور التي لم تنجح.


العلاقة التكافلية لنيبينت والعنكبوت باستخدام خزان النبات كمكان "لصيد السمك".

الاسم الثاني من Nepentes هو القاذف ، الذي يتحدث مباشرة عن طريقة اصطياد الفريسة. يحتوي Nepentes على نوعين من الأوراق: عادية وغير عادية ، والتي تشكل إبريقًا معلقًا في الهواء المملوء بالرحيق. حواف هذه الإبريق مغطاة أيضًا بالرحيق ، وبالتالي فإن الحشرة التي تجذبها رائحتها تجلس داخلها ، حيث يتم هضمها بواسطة النبات. لكن Nepentes يختلف عن غيرها من النباتات المفترسة ، فهو ليس مجرد قاتل متسلسل ، ولكنه أيضًا صديق جيد إذا كنت غبيًا. يتغذى هذا الحيوان الصغير على رحيق النبات ويستخدم مصيدة إبريقه كوعاء ليلي. يتم هضم منتجات النفايات وإعطاء النبات العناصر الغذائية اللازمة.


حتى في ازدهار صائدة الذباب ، هناك منطق: تتفتح الأزهار على ساق طويل بعيدا عن الفخاخ من أجل حماية الحشرات الملقحة من حادث صناعي.

وأخيرا ، الحيوانات المفترسة النشطة. الأكثر شهرة من بينها هو flycatcher. أوراقها في نهاية ساق رفيع تشبه المصيدة أو الفم المفتوح والجائع والأسنان للغاية. داخل المصيدة مغطاة بشعيرات رقيقة وحساسة للغاية ، وضرب الذي ينشط الضحية إغلاق المصيدة. لكن طريقة التنشيط هذه ليست هي الأكثر فعالية ، حسب اعتقادك. وإذا هبت الريح أو بدأت السماء تمطر ، ولمس الشعر عن طريق الصدفة؟ ولكن لا تقلق ، لأن فخ الذبابة هذا أتقن الآلية لسنوات عديدة من التطور. لإغلاق المصاريع ، من الضروري أن تلمس ما لا يقل عن شعرين بفاصل لا يزيد عن 20 ثانية. في هذه الحالة ، لن تبدأ عملية الهضم ، التي تتم داخل المصيدة ، إلا بعد التحفيز المتكرر للشعر الحساس. وبالتالي ، لن يبدأ صائد الذباب عملية الهضم ، على سبيل المثال ، الورقة الساقطة ، وبالتالي توفير الطاقة لإنتاج حقيقي.

تعتمد آلية انهيار المصيدة في ذبابة الذباب على العمليات الكيميائية والخلوية. الدور الأكثر أهمية هو دور تورم الأنسجة ، أي حالة الإجهاد لقذائف الخلايا الحية. عندما تحفز الضحية الشعر الحساس ، يتم توليد إمكانات فعلية بسبب أيونات البوتاسيوم ، التي تنتشر على طول فصوص الأوراق وتحفز الخلايا. عندما يكون المصيدة مفتوحة ، تنحني فصوصها للخارج (لذا سيكون من الأسهل على الضحية الوقوع في المصيدة) ، وعند إغلاق المصيدة ، تنحني الفصوص في الاتجاه المعاكس. وبالتالي ، يتم تشكيل الفضاء الداخلي. الضحية الحية لن تقف مكتوفة الأيدي ، لكنها ستتحرك باستمرار ، في محاولة للخروج. ولكن هنا ، كما هو الحال في المستنقع - كلما تحركت ، كلما أسرعت في الغرق. حركة ثابتة للضحية تحفز الشعر ، الأمر الذي يؤدي إلى إطلاق الإنزيم الهضمي. إذا تبين أن الفريسة كانت أكثر ذكاءً وأسرع وتمكنت من الهرب ، فسيتم فتح المصيدة التي كانت مغلقة دون جدوى بعد 2-3 أيام فقط.

أحد الجوانب المهمة لتشغيل المصائد هو هشاشتها وتشوهها. يؤدي انتقاد مشاركة الورقة في الفراغ إلى حقيقة أنه في الأوقات اللاحقة ، سيتم إغلاق المصيدة ببطء أكبر وستكون زاوية الحالة المفتوحة أصغر كثيرًا. كما نفهم ، يمكن أن تؤثر هذه التغييرات بشكل كبير على القبض على الفريسة ، وبالتالي تؤدي إلى وفاة النبات بسبب الجوع. بالإضافة إلى ذلك ، بعد عدة عمليات إغلاق ، تموت الفخاخ بسرعة كافية.


حقائق حقيقية: النباتات آكلة اللحوم. يحتوي الفيديو على الكثير من الفكاهة السوداء وبعض اللغات البذيئة.

تلعب دورًا هامًا في اصطياد فريسة لمصائد الذباب بواسطة طفرات الحواف التي تمنع الضحية من الفرار من فخ المعدة. ومع ذلك ، كما هو الحال مع الشعر الحساس ، هذه المسامير ليست بهذه البساطة.

تستند الدراسة المعنية إلى فرضيات تشارلز داروين ، الذي كان أول من وصف آلية صيد ذبابة فينوس ، واصفا فخه بأنه "سجن رهيب". اقترح أن المسامير مهمة ليس فقط للحفاظ على الفريسة ، ولكن أيضًا كوسيلة غريبة "لترشيحها". وبعبارة أخرى ، فإن الفريسة الصغيرة جدًا ، التي لن تكون فوائدها الغذائية كافية ، يمكن أن تخرج بين المسامير ، وكبيرة جدًا ستكشف الفريسة ببساطة عن أجزاء الورقة وتهرب أيضًا. في كلتا الحالتين الأولى والثانية ، فإن استهلاك الطاقة لمصيدة الذباب لمثل هذه الأنواع من الفريسة لا يمكن مقارنتها مع الطاقة الناتجة من الهضم. وفقًا لذلك ، تسمح طفرات صائدة الذباب بالقبض على فريسة بحجم معين. ومع ذلك ، على الرغم من مرور أكثر من 100 عام على اكتشافات داروين ، لم يختبر أحد فرضياته في الممارسة العملية. هذا هو بالضبط ما قرر العلماء القيام به في دراستهم.

هذا الاهتمام من العلماء ، فينوس صائدة الذباب ، لم يعرف بعد. قام الباحثون بقياس كفاءة التقاط الفرائس ، وأوقات إغلاق الفخ ، وتأثير طفرات الحواف في البرية وفي المختبر. أيضًا ، اختبر العلماء كفاءة المصيدة بدون طفرات ، بعد أن أزالوها سابقًا.

نتائج البحوث

وأجريت ملاحظات من النباتات في البرية (المستنقعات الخضراء في ولاية كارولينا الشمالية ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، في المختبر وفي الظروف المختلطة. الأهوار الخضراء هي واحدة من المناطق القليلة التي لا يزال من الممكن العثور على الأنواع المستوطنة من صائد الذباب. حدد العلماء 14 نباتًا منفردًا ، قسموا مصائدهم إلى 4 فئات: الأحياء والمغلقة ، الموتى والمغلقة ، الأحياء المفتوحة ، الموتى والمفتوحة. تم إحصاء 100 مصيدة. بمساعدة المسح ، ثبت أن شيئًا ما (فريسة أو قمامة) كان داخل الفخاخ المغلقة: الفخاخ التي تحمل شيئًا معينًا "1" ، الفارغة - "0".

من بين المصائد المغلقة لمصائد الذباب البرية ، احتوى 24٪ فقط على فريسة. وقد نجح هذا بالتحديد في إثبات أنه في 8 مصائد من أصل 98 كان هناك نفايات ، واثنتان من الحشرات الموجودة بوضوح (نملة في واحدة وعنكبوت في الثانية). 55 ± 5٪ من المصائد كانت مفتوحة وقادرة على اصطياد الفرائس (الأوراق الحية والسليمة). تراوحت نسبة الفخاخ المغلقة مع الفريسة من 0 إلى 50٪ حسب المصنع الفردي قيد الدراسة. في 5 مصانع ، كان هذا المؤشر 0 ٪ ، في خمسة أخرى - من 0 إلى 33 ٪ ، وفي أربعة أخرى - 34-50 ٪.

شملت التجربة المختبرية النباتات المزروعة واشترت الصراصير ، التي تشغل في البرية حوالي 10٪ من نظام الحشرة الذبابة. كانت جميع الحشرات المشاركة في الاختبارات صحية ، مع وجود جميع الأرجل الستة. وتراوح طولها من 7 إلى 23 ملم ، والوزن - من 0.026 إلى 0.420 غرام. في الاختبار المختبري ، تم وضع العلامات على جميع المصائد بنفس الطريقة كما هو الحال في الملاحظات في البرية: مغلقة ولكن فارغة - "0" ، مغلقة ومع وجود فريسة داخل - "1". تم إجراء اختبار الملاءمة بعد 3 أيام وأسبوع واحد من بدء الاختبار.


الصورة رقم 1: أ - مصيدة بمسامير الحافة ، مصيدة ب بدون مسامير ، تجربة معملية ج (مصنع واحد في حاوية من الماء ، لعبة كريكيت وممر واحد لتسهيل وصول الحشرة إلى النبات).

بعد النهج الأول ، أزال العلماء المسامير الحافة من الفخاخ المغلقة ( 1 ب ). بعد ذلك ، تم إعطاء النبات أسبوعًا واحدًا لاستعادة وفتح المصيدة.

بعد إعادة فتح الفخاخ (بالفعل بدون طفرات) ، تم تنفيذ مرحلة الاختبار الثانية باستخدام لعبة الكريكيت الجديدة. تم إجراء ما مجموعه 51 عملية اختبار مع 34 نباتًا: 17 محطة - ملاحظات دون تلاعب من قبل البشر و 17 ملاحظة أخرى قبل وبعد إزالة الأشواك. كان هناك أيضًا نوعان من أساليب التحكم: 5 مع لعبة الكريكيت الميتة و 2 بدون حشرة على الإطلاق. وبالتالي ، كان من الممكن التحقق من أن إغلاق الفخاخ يحدث فقط بسبب الصراصير الحية ، وليس في ترتيب عشوائي.

من بين مصائد النباتات التي لم يتم التلاعب بها ، أصيب 16.5 ٪ فقط بنجاح الحشرة. تعافت مصائد القطع المفاجئة بعد 4 أيام ، لكن 5.8٪ منهم فقط تمكنوا من التقاط الفرائس. ومع ذلك ، فإن إجراء إزالة الأشواك ، أي الأضرار الجسدية للأنسجة النباتية ، لم يكن له تأثير سلبي. لذلك ، لم تختلف سرعة الإغلاق ونمو النبات والظروف العامة في النباتات والبكرات ذات الأشواك المزالة. بالإضافة إلى ذلك ، بعد 1 أسبوع ، بدأت المسامير في النمو.

تقلصت احتمالية الصيد الناجح مع طفرات تمت إزالتها بنسبة 90٪ مقارنة بالشراك البكر.


الصورة رقم 2: نتائج صياد الذباب في البرية (الرسم البياني العلوي) ، في المختبر (الرسم البياني الثاني والثالث) وفي تجربة مختلطة (الرسم البياني السفلي).

ومع ذلك ، فإن بيانات الرصد تشير بالفعل إلى أنه مع أحجام الإنتاج الكبيرة ، تقل فوائد حدوث طفرات إلى حد كبير. أظهر نموذج خطي ذو تأثيرات مختلطة أن وزن الفريسة هو العامل الحاسم في نجاح البحث. لذلك ، مع زيادة وزن الحشرات البالغة 0.1 غرام فقط ، تقل احتمالية التقاط ناجح بنسبة 73٪.

بطبيعة الحال ، فإن أبعاد الفخاخ نفسها مهمة أيضًا. مع زيادة طول المصيدة بمقدار 1 سم ، تزداد فرصة الوجبة اللذيذة للنبات 2.9 مرة. في هذه الحالة ، لا يهم وجود أو عدم وجود طفرات هامشية.


الصورة رقم 3: نجاح صيد النباتات السليمة (يسار) والنباتات ذات الأشواك المزالة (يمين). المحور Z - احتمال التقاط الفريسة (اختلاف اللون الأزرق والأحمر من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى) اعتمادًا على وزن الفريسة (المحور X) وطول الفخ (المحور Y).

كما يمكننا أن نرى في الرسم البياني أعلاه ، فإن احتمال الالتقاط الناجح من فخ دون طفرات (الرسم البياني على اليمين) صغير بما يكفي عندما يكون وزن الإنتاج وطول المصيدة صغيرًا أيضًا. ولكن مع زيادة الوزن وطول أكبر ، فإن هذا المؤشر مماثل للنباتات التي بقيت أشواكها في مكانها.

كانت التجربة الهجينة عبارة عن تغيير في الموقع من المختبر إلى حديقة نورث كارولينا النباتية ، حيث تم زرع 22 صائدة الذباب. كان لكل مصنع 50/50 فخاخًا بدائية وعديمة الشوكة (تم إجراء عملية إزالة في المختبر قبل الزرع في الحديقة ، وبعد ذلك تم ترميم المصنع وفتحت المصائد). استمرت الملاحظات لمدة 4 أسابيع ، وسجل العلماء جميع البيانات: حجم الفريسة التي تم صيدها أو القمامة التي سقطت في الفخ ، وحجم الفخاخ المغلقة ، وتيرة الإغلاق / الفتح ، إلخ.

لم تظهر النباتات في الغابة النباتية نتائج عالية للغاية في نجاح القبض على الفريسة: 13.3 ٪ في الفخاخ البكر و 9.2 ٪ في الفخاخ دون طفرات. ومع ذلك ، فإن هذه النتائج تشبه إلى حد بعيد تلك التي لاحظها العلماء في ظل ظروف المختبر الخاضعة للرقابة. علاوة على ذلك ، كما يتضح من الرسم البياني في الصورة 2 ، فقد لوحظ أكبر احتمال للنجاح على وجه التحديد في حالة الإنتاج متوسط ​​الحجم.


الصورة رقم 4: الوقت اللازم لإغلاق المصيدة الأولى والثانية والثالثة والرابعة.

قام العلماء أيضًا بقياس معدل إغلاق المصيدة أثناء المناهج الأولى والثانية والثالثة. خلال الإغلاق الأول ، كانت السرعة حوالي 283 ± 29 مللي ثانية ، وخلال الثانية - 383 ± 43 مللي ثانية وخلال الثلث - 528 ± 62 مللي ثانية. أظهرت تلك الفخاخ القليلة التي نجت حتى الإغلاق الرابع انخفاضًا كبيرًا في السرعة إلى 772 ± 374 مللي ثانية. كما نعلم بالفعل ، لا يمكن إغلاق / فتح مصائد الذبابة مرات عديدة. خلال الدراسة ، نجا 38 فقط من 50 مصيدة بعد الإغلاق الثاني ، 25 من 38 - بعد الثالث ، و 4 مصائد فقط نجت حتى نهاية التجربة الهجينة التي استمرت 4 أسابيع.

للتعرف أكثر تفصيلاً على الدراسة ، أوصي بأن تنظر في تقرير العلماء .

خاتمة

يلاحظ العلماء أن أهمية الطفرات الهامشية في الفخاخ ليست كبيرة كما كانت من قبل. خاصة عندما يتعلق الأمر بالفخاخ الكبيرة و / أو الفريسة الكبيرة. أظهرت الملاحظات أن الصراصير غالباً ما تتسلق بدقة على ارتفاعات المصيدة (وليس داخل المصيدة). عندما يغلق الفخ ، يمكن للكريكيت الضغط على المسامير والخروج بسهولة. إذا لم تكن هناك شوكات في فخ كبير ، فلا يوجد شيء للضغط عليه ، وبالتالي يبقى الكريكيت في فخ. اتضح أن المسامير بمثابة أداة هروب للحشرات الكبيرة.

مع الفريسة الصغيرة ، يكون كل شيء واضحًا: إذا أثار ذلك إغلاق المصيدة ، فسوف يخرج من خلال الفتحات بين المسامير. وبالتالي ، سيتم فتح المصيدة مرة أخرى دون إنفاق الطاقة على هضم الطعام الذي يعاني من سوء التغذية. في حالة الفريسة الكبيرة ، قد يبدو أن مصائد الذباب لن تكون سعيدة للغاية لتتغذى على شخص كبير وعصير. قبضت على الرتيلاء الكبير وأهضم نفسي بهدوء ، دون التفكير في البحث عن الطعام ، إذا جاز التعبير. ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، يبدو كل شيء مختلفًا - فرائس كبيرة تستخدم المسامير للخروج. وسيواصل العلماء ، بدورهم ، البحث من أجل فهم ما إذا كان هذا عيبًا بالنسبة للذباب الصافي أم أنه لا يزال آلية تطورية مدروسة تضمن التقاط أحجام معينة.

ومهما كان الأمر ، فقد سمحت لنا هذه الدراسة بإلقاء نظرة على حياة النباتات المفترسة تحت منظور القياسات والحسابات الرياضية ، وكذلك لفهم أن ليس لكل الأجهزة التطورية هدف واضح. عالم النباتات والحيوانات مليء بالأسرار والأسرار التي لا يزال يتعين علينا حلها.



شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 مراكز) 10GB DDR4 240GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية حتى الصيف مجانًا عند الدفع لمدة ستة أشهر ، يمكنك طلب هنا .

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ لدينا فقط 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 249 دولارًا في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟