Непентес стыдливый прячет свои кувшины-ловушки под землей
Ученые знают о существовании примерно шестисот видов растений, которые способны ловить и переваривать мелких животных, тем самым восполняя недостаток питательных веществ, содержащихся в почве. До сих пор считалось, что ловля добычи у таких растений происходит только над землей, поэтому ползающие в земле черви и муравьи находятся в относительной безопасности. Но природа в очередной раз доказала, что из каждого правила существуют свои исключения: на севере острова Калимантан ботаники обнаружили необычного представителя непентесов, который отращивает ловчие кувшины как над, так и под землей.
Насекомоядные растения встречаются по всему миру, от арктических широт до тропиков и от приморских низменностей до альпийских лугов. Они принадлежат к различным порядкам и выглядят абсолютно по-разному, но всех их объединяет произрастание в местах, где слой плодородной почвы тонок или слишком скуден, чтобы обеспечить потребности растения в питательных веществах. Учитывая, что хищничество независимо возникло среди растений как минимум 12 раз (Q. Lin et al., 2021. A new carnivorous plant lineage (Triantha) with a unique sticky-inflorescence trap), стоит признать, что это на удивление эффективный способ питания, не уступающий «классическому» фотосинтезу.
Чтобы ловить мелких животных, многие хищные растения используют модифицированные листья, которые, скажем, у росянки выделяют липкий секрет, к которому прилипают садящиеся насекомые, а у саррацении срастаются в виде узкой трубки, в которую и соскальзывает севшая на край листа добыча. Чтобы привлечь своих жертв, насекомоядные растения используют яркую окраску листьев или сладкий аромат, а после того, как насекомое (или улитка, лягушка, мелкая ящерица...) угодит в ловушку, растение выделяет смесь ферментов и органических кислот, которые расщепляют животные белки на составляющие аминокислоты. Получившийся «бульон» растение всасывает через кожицу, пополняя свои запасы фосфора, калия, азота и других микроэлементов.
Библис гигантский (Byblis gigantea) — самое крупное плотоядное растение, достигающее полуметра в высоту: его листья и стебли покрыты волосками, выделяющими клейкий секрет, в который может попасться даже мелкое позвоночное — ящерица или птица. Фото © Jean and Fred Hort с сайта flickr.com
Около трети всех известных видов насекомоядных растений относится к роду непентесов (или кувшиночников, Nepenthes), представители которого встречаются по всей Юго-Восточной Азии: всего их более 150 видов. Некоторые виды непентесов произрастают на Мадагаскаре, в Австралии и Индии, но наибольшее число видов встречается на островах Малайского архипелага: на одном только Калимантане их около 40 видов!
К сожалению, благополучию этих хищных растений, равно как и многим другим обитателям Калимантана (например, одному из двух видов дымчатых леопардов или раффлезии Арнольда, обладающей самыми большими цветами на планете) угрожает человеческая деятельность. Коммерческая вырубка деревьев, в основном под плантации масличной пальмы, серьезно сократила площадь девственного леса Калимантана: с 55,8 миллионов гектаров в 1973 году до 20,6 миллионов гектаров в 2015 году (J. Miettinen et al., 2011. Deforestation rates in insular Southeast Asia between 2000 and 2010). При этом с ботанической точки зрения Калимантан хорошо изучен только в северной его части, на территории Малайзии и Брунея, тогда как южная его часть, принадлежащая Индонезии, — это «горячая точка» биоразнообразия растений, которая сейчас находится под угрозой исчезновения.
Вырубка калимантанских лесов может привести к настоящему массовому вымиранию, ведь они являются домом примерно для 6 тысяч растений-эндемиков, не встречающихся более нигде на планете, — и многие из них еще даже не описаны. Фото с сайта en.wikipedia.org
Крохотный сцинк Lipinia inexpectata, зубастый сом Glyptothorax exodon, бегония с «драконьей шкурой» Begonia dracopelta и прекрасная горная орхидея Thrixspermum erythrolomum — вот лишь немногие из калимантанских видов, открытые за последние пятнадцать лет. Теперь этот и без того внушительный список увеличился еще на одну позицию: в горных дождевых лесах острова был обнаружен новый вид непентеса, который отличается от своих сородичей, равно как и от всех плотоядных растений тем, что охотится не только над, но и глубоко под землей.
До сих пор у хищных растений не наблюдалось ничего подобного: хотя известно, что отдельные виды могут частично погружать свои ловчие приспособления в землю, не было зарегистрировано ловушек, «заточенных» именно на подземную охоту. Иными словами, разница между известными до этого хищными растениями, добывающими подземных жителей, и новым видом непентеса, названным Nepenthes pudica, или непентесом стыдливым, примерно такая же, как между ягуаром, способным поймать на обед рыбу или каймана, и тюленем — специализированным водным хищником.
Зарисовка внешнего вида нового вида непентесов Nepenthes pudica: A — общий вид, B — нижний кувшин, C — соплодие, D — мужское соцветие, E — фрагмент стебля с листом. Рисунок © K. Janošíková из обсуждаемой статьи в PhytoKeys
Хотя у Nepenthes pudica есть и надземные ловчие кувшины, сформированные на кончиках листьев, большинство его ловушек находятся в почве и образуются на подземных прикорневых побегах. От надземных кувшинов они отличаются большими размерами и прочностью, благодаря чему способны сохранять свою форму под землей и ловить добычу того же размера, что и надземные кувшины других видов непентесов.
Несмотря на необычный выбор места для охоты, непентес стыдливый прекрасно удовлетворяет свои потребности: изучив содержимое кувшинов пяти растений (пяти подземных и одного надземного), ученые обнаружили остатки животных, принадлежащих к 25 таксонам! В основном добычей непентеса становились клещи, жуки и муравьи, причем последних в рационе растения было большинство — до 98% от всего содержимого кувшина. Помимо остатков жертв, ловчие органы непентеса содержали также многочисленных сожителей, в основном представленных личинками комаров, нематодами и кольчатыми червями. Интересно, что в процессе изучения пищевых привычек нового вида растений ученые смогли обнаружить и описать новый вид животных: кольчатый червь Pristina armata, по-видимому, не встречается за пределами ловчих кувшинов Nepenthes pudica (J. Schenková, V. Čermák, 2013. Description of Pristina armata n. sp. (Clitellata: Naididae: Pristininae) from a carnivorous plant (Nepenthes sp.) in Borneo, Indonesia).
Непентес стыдливый с выкопанными подземными кувшинами (внизу снимка). Обратите внимание, что надземные побеги растения несут зеленые листья, сохраняющие способность к фотосинтезу. Фото © M. R. Golos из обсуждаемой статьи в PhytoKeys
Почему же все виды непентесов не используют столь эффективный способ расширить свой рацион за счет подземной охоты? Исследователи предполагают, что причиной тому — сложность пространственного разнесения метаболически затратного органа (ловушки-кувшина, выделяющего пищеварительные ферменты) и фотосинтезирующих тканей, которые должны обеспечивать его потребности в питательных веществах (A. Pavlovič, M. Saganová, 2015. A novel insight into the cost–benefit model for the evolution of botanical carnivory). У большинства непентесов и фотосинтезирующая, и ловчая части являются половинками одного и того же листа, тогда как Nepenthes pudica использует специализированные подземные побеги исключительно для ловли мелких животных, а фотосинтезом занимается верхняя часть растения — ползучая лиана.
Специализация на ловле подземных животных снижает конкуренцию со стороны других хищных растений и позволяет живущему в сухих горных лесах непентесу терять меньше влаги во время охоты (за счет меньшего испарения из открытого кувшина). Однако этот эволюционный шаг вынудил непентес стыдливый отращивать более толстые и прочные кувшины, которые требуют регулярного обновления и, как следствие, увеличивают метаболическую нагрузку на верхнюю, фотосинтетическую часть растения. Вероятно, именно поэтому большинство непентесов сохранили верность «классической» схеме с листьями-кувшинами, тогда как причудливый Nepenthes pudica пока остается «белой вороной» в своем многочисленном роду.
Источник: М. Dančák, Ľ. Majeský, V. Čermák, M. R. Golos, B. J. Płachno, W. Tjiasmanto. First record of functional underground traps in a pitcher plant: Nepenthes pudica (Nepenthaceae), a new species from North Kalimantan, Borneo // PhytoKeys. 2022. DOI: 10.3897/phytokeys.201.82872.
Анна Новиковская
В отличие от своих ближайших родственников, новый вид хищных растений непентесов расставляет свои ловчие кувшины не только над, но и под землей. Фото © M. Dančák из обсуждаемой статьи в PhytoKeys