Penjara Mengerikan: Sebuah Studi tentang Paku Marjinal Penangkap Lalat Venus

Jumat adalah hari yang indah ketika hari kelabu berakhir (maafkan saya karena menuangkan garam ke luka bagi mereka yang bekerja pada hari Sabtu / Minggu), akhir pekan yang ditunggu-tunggu menunggu kita, dan kita punya waktu untuk melakukan sesuatu yang menyenangkan dan menarik: baca buku yang telah mengumpulkan rekor lapisan debu; mengunjungi kerabat jika mereka masih mengingat Anda; tidur, bangun di pagi hari bukan dari jam alarm yang mengerikan, tetapi dengan cara alami; sirami bunga dalam pot, yang akan segera berevolusi menjadi kaktus, tumbleweed atau monster karnivora, seperti dalam film "Little Shop of Horrors." Dalam film ini, tanaman pembunuh adalah ciptaan fiksi, tetapi memiliki leluhur di dunia nyata - tanaman pemangsa, khususnya, penangkap lalat venus. Tumbuhan ini adalah Jason Voorhees di dunia serangga. Dan seperti halnya parang adalah ciri khas Jason, maka duri marginalnya (marjinal) adalah ciri dari sebuah flycatcher. Hari ini kami akan bertemu dengan Anda sebuah studi di mana para ilmuwan memutuskan untuk memeriksa seberapa penting lonjakan ini dalam menangkap mangsa. Secara alami, mereka penting - Anda katakan, dan Anda benar, tetapi hasil penelitian itu bukannya tanpa kejutan. Kami tidak akan menarik nyamuk dari belalai dan masuk ke dalam laporan untuk klarifikasi. Ayo pergi.

Penjara yang Mengerikan

Kita semua tahu konsep fotosintesis, yang mengacu pada proses kimia mengubah energi cahaya menjadi energi senyawa kimia. Namun, tidak semua tanaman menyukai diet matahari, atau lebih tepatnya, tidak semua orang dapat memberi makan diri mereka secara eksklusif dengan cara ini karena kondisi iklim tertentu dan tempat pertumbuhan. Jika Anda ingin hidup, dapat berputar, dalam hal ini, berkembang menjadi mimpi buruk semua lalat. Dengan kata lain, tanaman karnivora, selain diet "klasik", mendapatkan zat yang diperlukan (misalnya, nitrogen) dengan mencerna serangga (atau makhluk lain yang tidak beruntung). Secara total, ada sekitar 630 spesies tanaman predator yang tumbuh di hampir semua wilayah planet ini dan berbeda dalam metode perburuan maupun preferensi gastronomi.

Menurut jenis penangkapannya, tanaman mangsa dapat dibagi menjadi dua jenis utama: aktif dan pasif. Yang pertama memiliki bagian yang bergerak (seperti pahlawan wanita kita saat ini, flycatcher), dan yang kedua memiliki sekresi lengket pada permukaan daun atau wadah di mana korban jatuh sendiri.


Biblis raksasa

Perwakilan tanaman predator terbesar adalah biblis raksasa dan nepentes. Biblis raksasa menyerupai semak biasa dengan bunga yang sangat indah, tetapi tanaman ini sangat berbahaya - semua daun dan batangnya ditutupi dengan rambut kecil (sekitar 300.000 lembar di 1 lembar) dan kelenjar yang mengeluarkan jus. Nektar ini menarik korban yang, setelah merindukan makanan gratis, menjadi dirinya sendiri, dengan erat menempel pada rambut. Selain itu, jus yang dikeluarkan oleh tanaman bukan hanya umpan, tetapi juga alat pencernaan. Para korban alkitabiah dapat berupa serangga dan siput, serta amfibi kecil atau burung yang mendarat sangat tidak berhasil.


Hubungan simbiosis antara Nepentes dan laba-laba menggunakan reservoir tanaman sebagai tempat untuk "memancing".

Nama kedua Nepentes adalah kendi, yang secara langsung berbicara tentang metode menangkap mangsa. Nepentes memiliki dua jenis daun: biasa dan tidak biasa, yang membentuk kendi yang tergantung di udara yang diisi dengan nektar. Tepi kendi ini juga ditutupi dengan nektar, oleh karena itu serangga yang tertarik oleh baunya duduk dan berguling-guling, di mana ia dicerna oleh tanaman. Tapi Nepentes berbeda dari tanaman predator lainnya, dia tidak hanya pembunuh berantai, tetapi juga teman yang baik jika Anda bodoh. Hewan kecil ini memakan nektar tanaman dan menggunakan perangkap kendi sebagai pot malam. Produk limbah dicerna dan memberi tanaman nutrisi yang diperlukan.


Bahkan dalam berbunga tali penangkap lalat, ada logika: bunga-bunga mekar di batang panjang jauh dari perangkap untuk melindungi serangga penyerbuk dari kecelakaan industri.

Dan akhirnya, predator aktif. Yang paling terkenal di antara mereka adalah flycatcher. Daunnya di ujung batang tipis menyerupai perangkap atau mulut terbuka, lapar dan sangat bergigi. Di dalam perangkap ditutupi dengan rambut tipis dan sangat sensitif, yang memukul korban mengaktifkan penutupan perangkap. Tetapi metode aktivasi semacam itu bukan yang paling efektif, Anda pikir. Dan jika angin bertiup atau mulai turun hujan, dan rambutnya tersentuh secara tidak sengaja? Tetapi jangan khawatir, karena jebakan penangkap lalat ini menyempurnakan mekanisme selama bertahun-tahun evolusi. Untuk menutup jendela, perlu menyentuh setidaknya 2 rambut dengan interval tidak lebih dari 20 detik. Dalam hal ini, proses pencernaan, yang terjadi di dalam perangkap, akan dimulai hanya setelah stimulasi berulang pada rambut sensitif. Dengan demikian, flycatcher tidak akan memulai proses mencerna, misalnya, daun yang jatuh, sehingga menghemat energi untuk produksi nyata.

Mekanisme jebakannya perangkap di flytraps didasarkan pada proses kimia dan seluler. Peran paling penting dimainkan oleh turgor jaringan, yaitu, keadaan stres dari sel-sel hidup. Ketika korban merangsang rambut sensitif, potensial aksi dihasilkan karena ion kalium, yang menyebar di sepanjang lobus daun dan merangsang sel. Ketika jebakan terbuka, lobusnya ditekuk ke luar (sehingga akan lebih mudah bagi korban untuk jatuh ke dalam perangkap), dan ketika perangkap ditutup, lobus menekuk ke arah yang berlawanan. Dengan demikian, ruang batin terbentuk. Korban yang hidup tidak akan tinggal diam, tetapi akan terus bergerak, berusaha keluar. Tapi di sini, seperti di rawa - semakin Anda bergerak, semakin cepat Anda akan tenggelam. Gerakan konstan korban merangsang rambut, yang mengarah pada pelepasan enzim pencernaan. Jika mangsa ternyata menjadi lebih pintar dan lebih cepat dan mampu melarikan diri, maka jebakan yang ditutup sia-sia akan terbuka hanya setelah 2-3 hari.

Aspek penting dari pengoperasian perangkap adalah kerapuhan dan deformasi. Membanting lembar yang dibagikan ke dalam kosong akan mengarah pada fakta bahwa pada waktu-waktu berikutnya jebakan akan menutup lebih lambat dan sudut keadaan terbuka akan jauh lebih kecil. Seperti yang kita pahami, perubahan tersebut dapat sangat memengaruhi penangkapan mangsa, dan karenanya menyebabkan kematian tanaman karena kelaparan. Selain itu, setelah beberapa penutupan, jebakan mati cukup cepat.


Fakta Sejati: Tanaman Karnivora. Video ini berisi banyak humor hitam dan beberapa bahasa cabul.

Peran penting dalam menangkap mangsa untuk penangkap lalat dimainkan oleh paku tepi yang mencegah korban melarikan diri dari perangkap perut. Namun, seperti halnya rambut sensitif, paku ini tidak begitu sederhana.

Penelitian tersebut didasarkan pada hipotesis Charles Darwin, yang merupakan orang pertama yang menggambarkan mekanisme berburu penangkap lalat venus, menyebut perangkapnya "penjara yang mengerikan." Dia menyarankan bahwa paku itu penting tidak hanya untuk menjaga mangsa, tetapi juga sebagai metode aneh "menyaring" itu. Dengan kata lain, mangsa yang terlalu kecil, manfaat nutrisi yang tidak akan cukup, dapat keluar di antara paku, dan mangsa yang terlalu besar hanya akan mengungkapkan fraksi daun dan juga melarikan diri. Dalam kasus pertama dan kedua, konsumsi energi dari flycatcher untuk jenis mangsa seperti itu tidak akan sebanding dengan energi yang dihasilkan dari pencernaan mereka. Oleh karena itu, paku-paku penangkap lalat memungkinkannya menangkap mangsa dengan ukuran tertentu. Namun, terlepas dari kenyataan bahwa lebih dari 100 tahun telah berlalu sejak penemuan Darwin, tidak ada yang menguji hipotesisnya dalam praktik. Inilah yang para ilmuwan putuskan untuk lakukan dalam studi mereka.

Perhatian dari para ilmuwan, penangkap lalat Venus, belum tahu. Para peneliti mengukur efisiensi penangkapan mangsa, waktu penutupan perangkap, dan pengaruh paku tepi baik di alam liar maupun di laboratorium. Selain itu, para ilmuwan menguji efisiensi perangkap tanpa paku, setelah sebelumnya melepasnya.

Hasil penelitian

Pengamatan tanaman dilakukan di alam liar (rawa-rawa hijau di North Carolina, AS), di laboratorium dan dalam kondisi hibrida. Rawa hijau adalah salah satu dari sedikit daerah di mana spesies endemik flycatcher masih dapat ditemukan. Para ilmuwan mengidentifikasi 14 tanaman individu, yang jebakannya dibagi menjadi 4 kategori: hidup dan tertutup, mati dan tertutup, hidup dan terbuka, mati dan terbuka. Total 100 jebakan dihitung. Dengan bantuan pemindaian, ditetapkan bahwa sesuatu (mangsa atau sampah) ada di dalam perangkap tertutup: perangkap dengan sesuatu yang disebut "1", yang kosong - "0".

Di antara perangkap tertutup flycatcher liar, hanya 24% berisi mangsa. Justru berhasil menetapkan bahwa dalam 8 jebakan dari 98 ada sampah, dan 2 jelas berisi serangga (semut di satu dan laba-laba di kedua). 55 ± 5% dari perangkap terbuka dan mampu menangkap mangsa (hidup, daun utuh). Persentase perangkap tertutup dengan mangsa di dalam bervariasi dari 0 hingga 50% tergantung pada masing-masing tanaman yang dipertimbangkan. Di 5 pabrik, indikator ini adalah 0%, lima lagi - dari 0 hingga 33%, dan empat lagi - 34-50%.

Eksperimen laboratorium melibatkan tanaman yang tumbuh dan membeli jangkrik, yang di alam liar menempati sekitar 10% dari diet penangkap lalat. Semua serangga yang berpartisipasi dalam tes itu sehat, dengan keenam kakinya terpasang. Panjangnya berkisar dari 7 hingga 23 mm, dan berat - dari 0,026 hingga 0,420 gram. Dalam tes laboratorium, semua perangkap diberi label dengan cara yang sama seperti dalam pengamatan di alam: tertutup tetapi kosong - "0", ditutup dan dengan mangsa di dalam - "1". Pengujian perangkap dilakukan 3 hari dan 1 minggu setelah dimulainya tes.


Gambar No. 1: a - perangkap dengan ujung paku, b - perangkap tanpa paku, percobaan c - laboratorium (1 tanaman dalam wadah air, 1 jangkrik dan gang untuk memudahkan serangga untuk sampai ke tanaman).

Setelah pendekatan pertama, para ilmuwan menghapus paku tepi dari perangkap tertutup ( 1b ). Setelah ini, pabrik diberi waktu 1 minggu untuk memulihkan dan membuka perangkap.

Setelah jebakan dibuka kembali (sudah tanpa paku), tahap pengujian kedua dilakukan dengan menggunakan kriket baru. Sebanyak 51 uji coba dilakukan dengan 34 tanaman: 17 tanaman - pengamatan tanpa manipulasi oleh manusia dan 17 lainnya - pengamatan sebelum dan sesudah penghilangan duri. Ada juga dua jenis pendekatan kontrol: 5 dengan jangkrik mati dan 2 tanpa serangga sama sekali. Dengan demikian, dimungkinkan untuk memverifikasi bahwa penutupan jebakan terjadi semata-mata karena jangkrik hidup, dan tidak dalam urutan acak.

Di antara perangkap tanaman yang tidak dimanipulasi, hanya 16,5% yang berhasil menangkap serangga. Perangkap lonjakan pulih setelah 4 hari, tetapi hanya 5,8% dari mereka mampu menangkap mangsa. Namun, prosedur untuk menghilangkan duri, yaitu kerusakan fisik pada jaringan tanaman, tidak memiliki efek negatif. Jadi, kecepatan penutupan, pertumbuhan tanaman dan kondisi umum tidak berbeda pada tanaman murni dan tanaman dengan duri yang dihilangkan. Selain itu, setelah 1 minggu, paku mulai tumbuh kembali.

Kemungkinan perburuan yang berhasil dengan paku yang dilepas menurun hingga 90% dibandingkan dengan perangkap murni.


Gambar No. 2: hasil perburuan flycatcher di alam liar (grafik atas), di laboratorium (grafik kedua dan ketiga) dan dalam percobaan hibrida (grafik lebih rendah).

Namun, data pengamatan sudah menunjukkan bahwa dengan ukuran produksi yang besar, manfaat memiliki lonjakan sangat berkurang. Model linier dengan efek campuran menunjukkan bahwa berat mangsa adalah faktor penentu dalam keberhasilan perburuan. Jadi, dengan peningkatan berat serangga hanya 0,1 g, kemungkinan penangkapan yang berhasil berkurang sebesar 73%.

Secara alami, dimensi jebakan itu sendiri juga sangat penting. Dengan peningkatan panjang jebakan sebesar 1 cm, kemungkinan makanan lezat untuk tanaman meningkat 2,9 kali. Dalam hal ini, ada atau tidak adanya lonjakan marginal tidak masalah.


Gambar No. 3: keberhasilan berburu tanaman utuh (kiri) dan tanaman dengan duri yang dihilangkan (kanan). Sumbu Z - probabilitas penangkapan mangsa (variasi warna biru-merah dari minimum ke maksimum) tergantung pada berat mangsa (sumbu X) dan panjang perangkap (sumbu Y).

Seperti yang dapat kita lihat dalam grafik di atas, probabilitas penangkapan yang berhasil dari perangkap tanpa paku (grafik di sebelah kanan) cukup kecil ketika berat produksi dan panjang perangkap juga kecil. Tetapi dengan bobot yang lebih besar dan panjang yang lebih besar, indikator ini sebanding dengan tanaman yang duri tetap berada di tempatnya.

Eksperimen hibrida adalah perubahan lokasi dari laboratorium ke North Carolina Botanical Garden, tempat 22 flycatcher ditanam. Setiap tanaman memiliki 50/50 perangkap murni dan tidak berduri (pemindahan dilakukan di laboratorium sebelum penanaman di kebun, setelah itu tanaman dikembalikan dan perangkap dibuka). Pengamatan berlangsung 4 minggu, para ilmuwan mencatat semua data: ukuran mangsa yang ditangkap atau sampah yang jatuh ke dalam perangkap, ukuran perangkap tertutup, frekuensi penutupan / pembukaan, dll.

Tumbuhan di hutan botani menunjukkan hasil yang tidak terlalu tinggi dalam penangkapan mangsa yang berhasil: 13,3% dalam perangkap murni dan 9,2% dalam perangkap tanpa paku. Namun, hasil ini sangat mirip dengan yang diamati oleh para ilmuwan di bawah kondisi laboratorium yang terkontrol. Selain itu, seperti yang dapat dilihat dari grafik pada gambar 2, probabilitas keberhasilan terbesar diamati secara tepat dalam kasus produksi berukuran sedang.


Gambar No. 4: waktu yang diperlukan untuk penutupan perangkap 1, 2, 3 dan 4.

Para ilmuwan juga mengukur tingkat penutupan perangkap selama pendekatan pertama, kedua, dan ketiga. Selama penutupan pertama, kecepatannya sekitar 283 ± 29 ms, selama yang kedua - 383 ± 43 ms dan selama yang ketiga - 528 ± 62 ms. Beberapa perangkap yang bertahan hingga penutupan keempat menunjukkan penurunan kecepatan yang signifikan menjadi 772 ± 374 ms. Seperti yang sudah kita ketahui, perangkap lalat tidak dapat ditutup / dibuka berkali-kali. Selama penelitian, hanya 38 dari 50 perangkap yang bertahan setelah penutupan kedua, 25 dari 38 - setelah yang ketiga, dan hanya 4 perangkap yang bertahan sampai akhir percobaan hibrida 4 minggu.

Untuk studi yang lebih rinci dari studi ini, saya sarankan Anda melihat laporan para ilmuwan .

Epilog

Para ilmuwan mencatat bahwa pentingnya lonjakan marginal dalam perangkap tidak sebesar yang terlihat sebelumnya. Terutama ketika datang ke perangkap besar dan / atau mangsa besar. Pengamatan menunjukkan bahwa jangkrik sangat sering memanjat tepat pada paku perangkap (bukan di dalam perangkap). Saat jebakan ditutup, jangkrik dapat memberi tekanan pada paku dan dengan mudah keluar. Jika tidak ada duri pada perangkap besar, maka tidak ada yang perlu ditekan, oleh karena itu jangkrik tetap dalam perangkap. Ternyata paku berfungsi sebagai alat melarikan diri untuk serangga besar.

Dengan mangsa kecil, semuanya jelas: jika ia memprovokasi penutupan jebakan, ia akan keluar melalui celah di antara paku. Dengan demikian, jebakan akan terbuka lagi tanpa menghabiskan energi untuk mencerna makanan gizi buruk. Dalam kasus mangsa besar, mungkin terlihat bahwa flycatcher akan terlalu senang untuk berpesta dengan seseorang yang besar dan berair. Aku menangkap tarantula besar dan mencerna diriku dengan tenang, tanpa berpikir tentang mencari makanan, untuk berbicara. Namun, dalam praktiknya, semuanya terlihat berbeda - mangsa besar menggunakan paku untuk keluar. Para ilmuwan, pada gilirannya, akan terus melakukan penelitian untuk memahami sepenuhnya apakah ini merupakan kelemahan bagi jebakan lalat atau apakah itu masih merupakan mekanisme evolusi yang dipikirkan dengan matang yang memastikan tangkapan ukuran tertentu.

Meskipun demikian, penelitian ini memungkinkan kami untuk melihat kehidupan tanaman predator di bawah prisma pengukuran dan perhitungan matematika, dan juga untuk memahami bahwa tidak semua perangkat evolusi memiliki tujuan yang jelas. Dunia flora dan fauna penuh dengan rahasia dan misteri yang masih harus kita pecahkan.



Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami buat untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps hingga musim panas gratis ketika membayar untuk jangka waktu enam bulan, Anda dapat memesan di sini .

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 249 di Belanda dan Amerika Serikat! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?