دام گياهان براي گياهخوران

نگاهي به زندگي گياهان شكارچي
عجايب در دنياي زنده كم نيستند. ساده ترين شكل حيات؛ يعني سلول كه از مولكول هاي بيجان ساخته شده اما داراي حيات است. يكي از شگفتي هاي آفرينش است. هرچند هر موجود زنده اي در اين دنيا يك شگفتي است اما بدون شك يكي از عجايب در ميان موجودات زنده گياهاني هستند كه برخلاف ديگر بستگانشان از پروتئين جانوران تغذيه مي كنند. معمولاً ما گياهان را موجوداتي مي شناسيم كه با انجام عمل فتوسنتز و با كمك انرژي خورشيد و با استفاده از عناصر معدني و گاز دي اكسيد كربن غذاي خود را مي سازند و در نقطه مقابل اين جانوران گياهخوار هستند كه از گياهان تغذيه مي كنند اما در اين صفحات دانستني ها با واقعيتي روبه رو مي شويد به نام گياهان گوشتخوار؛ گياهاني كه جانوران را مي خورند.
گياهان گوشتخوار يا همان گياهان شكارچي مواد غذايي (و نه انرژي) مورد نياز خود را از شكار جانوارن و آغازيان و مشخصاً حشرات و ديگر بندپايان تأمين مي كنند اين گونه گياهان معمولاً در مناطقي رشد و توسعه پيدا مي كنند كه خاك از نظر مواد مغذي براي گياهان، به ويژه نيتروژن فقير باشد. اولين كتابي كه درباره اين گياهان نوشته شده در سال 1875 و توسط چارلز داروين با نام «گياهان حشره خوار» بوده است. اين موضوع نشان مي دهد گياهان گوشتخوار از سال ها پيش توجه زيست شناسان را به خود جلب كرده اند. گياهان شكارچي در پنج راسته از گياهان گلدار جاي مي گيرند و شامل بيش از 12 جنس و 630 گونه مي شوند كه شكار خود را جذب مي كنند يا براي آنها تله مي گذارند. اين گياهان پس از شكار طعمه، آنزيم هاي گوارشي ترشح مي كنند و مواد غذايي حاصل از گوارش بدن طعمه را مورد استفاده قرار مي دهند.

مكانيسم هاي تله گذاري
 

گياهان شكارچي از مكانيسم هاي مختلف تله گذاري براي شكار طعمه هاي خود استفاده مي كنند. مشهورترين گياهان شكارچي از روش هاي جالبي براي به دام انداختن شكار خود استفاده مي كنند. اين تله ها شكل هاي مختلفي دارند و ممكن است يك اندام كوزه مانند باشد كه «هليامفورا» از آن استفاده مي كند (به همين جهت به اين نوع از گياهان شكارچي، گياهان كوزه دار مي گويند) و آن در حقيقت يك برگ ساده لوله شده و پر از شيره هاي گوارشي، در انتظار سقوط طعمه به داخل خود است. البته درون اين ساختار كوزه مانند ممكن است به جاي شيره گوارشي، باكتري هايي زندگي كنند كه حشرات به دام افتاده را تجزيه كرده و مواد غذايي آنها در اختيار گياه قرار دهند. بعضي ديگر از اين گياهان مانند «ديونه» (Dionaea muscipula) تله هايي دارند كه بر اساس حركت سريع برگ ها كه به طور غافلگير كننده اي بسته مي شوند، عمل كرده و حشرات را شكار مي كنند. در ادامه اين مطلب با اين شيوه هاي شكار بيشتر آشنا مي شويم.

گياهان كوزه دار (Pitcherplatns)
 

گياهان خانواده Sarrsceniaceae گياهاني شكارچي هستند كه با تشكيل ساختار كوزه مانند در انتظار طعمه نگونبخت خود مي نشينند تا با سقوط در آن در تله، غذاي گياه فراهم شود. شكارگري در اين گياهان به چهار حالت ديده مي شود. گونه هاي اين خانواده در مناطق پر باران آمريكاي جنوبي مثل كوه «رورايما» زندگي مي كنند. مشكل اين مناطق براي گياهان اين خانواده، بارندگي زياد است كه منجر به سرريز شدن مايع درون اندام كوزه مانند آنها مي شود. تكامل و انتخاب طبيعي آنها براي حل اين مشكل آمده و مجرايي در برگ براي خارج شده آب اضافي ايجاده شده است. مانند آنچه در سينك ظرفشويي يا وان حمام وجود دارد. جنس هاي مشهور «هليامفورا»، «ساراسنيا» و «دارلينگتونيا» در اين خانواده قرار دارند. گياه «هليامفورا» از نظر پراكنش، محدود به آمريكاي جنوبي است اما دو جنس ديگر بومي جنوب شرقي ايالات متحده هستند و حتي گونه Sarracenia purpurea كه به «گياه كوزه دار شمالي» معروف است، پراكندگي وسيعي دارد؛ به طوري كه در كانادا هم ديده مي شود. «ساراسنيا» معمولاً به فراواني ديده مي شود زيرا اين گياه نسبتا مقاوم است و رشد سريعي دارد. اين گياه مشكل پر شدن بيش از حد مايع درون اندام كوزه مانند خود را با يك درپوش براي دهانه ساختار كوزه مانند خود حل كرده است. اين درپوش يك برگ است كه با يك قسمت لوله مانند به دهانه كوزه متصل شده و در مواقع لزوم مثل زمان بارندگي در محفظه كوزه مانند را مي بندد و از آن در مقابل باران محافظت مي كند. گونه هاي «ساراسنيا» به دليل همين خاصيت ضد آب بودن مي توانند از آنزيم هاي تجزيه كننده استفاده كنند. آنها براي اين كار آنزيم هايي نظير پروتئاز و فسفاتاز در مايع موجود درون اندام كوزه مانند خود ترشح مي كنند. در مقابل گياه «هليامفورا» تنها به كمك باكتري هاي تجزيه كننده، طعمه خود را هضم مي كند، اين باكتري ها آنزيم هايي توليد مي كنند كه باعث گوارش پروتئين ها و اسيدهاي نوكلئيك موجود در بدن موجود به دام افتاده شده و در نتيجه اسيد آمينه و يون هاي فسفات كه براي گياه قابل جذب هستند آزاد مي شوند.
تنوع در نحوه جذب و به دام انداختن طعمه در اين گياهان جالب توجه است. درپوش در گونه Darlingtonia californica كه به نام گياه كبرا (Cobra plant) معروف است، به شكل يك بالون است كه محكم به دهانه كوزه چسبيده است. اين اتاقك بادكنك مانند داراي لكه هايي است كه برگ در آن قسمت ها بدون كلروفيل است و بنابراين نور مي تواند از آنها عبور كند و شفاف ديده مي شوند. حشراتي مانند مورچه ها كه وارد اين اتاقك مي شوند، در تلاش براي آزاد كردن خود از اين زندان بادكنكي، به درون اندام گوارشي گياه فرو مي افتند و تبديل به غذاي گياه مي شوند. در برخي گياهان كه شكل ظاهري درپوش،‌ شبيه به دم ماهي (Fish tails) است، حشراتي كه فريب ظاهر گياه را مي خورند و به دام مي افتند، بيشتر است.
گروه ديگري از گياهان شكارچي كه تله هايي از نوع كوزه اي شكل دارند، به جنس Nepenthes تعلق دارند. در بيش از صد گونه از اين گياهان، اندام گوارشي كوزه مانند در انتهاي رشته هاي پيچك مانندي كه به نظر مي رسد ادامه رگبرگ مياني برگ باشند، تشكيل مي شود. بيشتر گونه هاي اين جنس حشرات را شكار مي كنند اما آنها كه بزرگ تر هستند و مشخصاً گونه N. rajah مي توانند پستانداران كوچك و خزندگان را نيز بگيرند. اينها در واقع از منابع غذايي متنوع تري نسبت به حشره خواران كوچك بهره مند هستند. با اين همه خوشبختانه جاي نگراني براي ما انسان ها نيست؛ چون در دنياي گياهان گوشتخوار، هنوز گياهي كه بتواند انسان را طعمه خود كند، گزارش نشده است.
تنوع در ساختارهاي تله را مي توان در يك گونه ديگر هم ديد؛ گونه N. bicalcarata داراي دو خار تيز در لبه اندام گوارشي خود است كه حشرات طعمه را در موقعيت مخاطره آميزي قرار مي دهد و چون حشرات قادر به حركت روي آن خارها نيستند، از روي آن سر خورده و به داخل اندام كوزه مانند گياه مي افتند.
در ميان گياهان كوزه دار دو گروه ديگر نيز قابل بررسي است. گياه آلباني (Albany pitcher plant) با نام علمي Cephalotus follicularis يك گوشتخوار كوچك است كه در غرب استراليا زندگي مي كند. در اطراف دهانه باز اندام كوزه مانند (peristome) اين گونه، خارهايي وجود دارد كه علاوه بر توليد نكتار، مانع از فرار حشره به دام افتاده مي شود. ضمن اين كه سطح مومي و لعابي داخلي اندام گوارشي براي حشرات لغزنده است و حشرات قادر به بالا رفتن از آن نيستند. اندام كوزه مانند در اين گياه، با نقوشي كه به وسيله رنگدانه هاي آنتوسيانيني ايجاد شده، به شكل يك گل زيبا ديده مي شود و اين طرح و رنگ در كنار توليد نكتار، حشرات را به خود جلب مي كند. نكته جالب اينكه در بعضي گونه ها مثل Sarraceniaflava، نكتارها با سم مهلكي كه در شوكران هم يافت مي شود (يك آلكالوئيد سمي به نام coniine)، مخلوط شده است تا مكانيسم تله گذاري با مسموم كردن طعمه كامل شود!
و آخرين گوشتخواري كه با اين شيوه يعني دارا بودن ساختار كوزه مانند اقدام به شكار طعمه مي كنند، گونه اي است به نام Brocchiniareducta. در اندام گلدان مانند اين گياهان، به سرعت آب جمع مي شود و در نتيجه محيط زيستي جذاب اما خطرناك براي قورباغه ها و حشرات آبزي و البته محيط مناسبي براي ميكروارگانيسم هاي مفيد براي گياه مثل باكتري هاي تثبيت كننده نيتروژن فراهم مي شود. در واقع اندام گوارشي اين گياه با ديواره هاي مومي و لغزنده و جميعيت زياد باكتري هايي كه آنزيم هاي گوارشي توليد مي كنند، يك تله اختصاصي براي حشرات محسوب مي شود.

گياهان تله گذار (Snaptrap)
 

دو گياه داراي تله چفتي (Snaptrap) يعني Venus flytrap كه با نام علمي (Dionaea muscipula) شناخته مي شود و در منابع فارسي به اسم جنس آن يعني همان «ديونه» معروف است و گياه «واتر-ويل» با نام علمي (Aldrovanda vesiculosa) داراي جد مشترك هستند. مكانيسم هاي تله گذاري آنها بر اساس شكل و حركت سريعشان شبيه يك «تله موش» توصيف مي شود. گياه‌ «الدرواندا» آبزي بوده و به طور خاص بي مهرگان كوچك را شكار مي كند؛ در حالي كه «ديونه» يك گونه خشكي زي است و انواع بندپايان از جمله عنكبوت ها را شكار مي كند. تله ها شبيه به هم هستند و از برگ هايي تشكيل شده اند كه قسمت انتهايي آنها به دو بخش در امتداد رگبرگ اصلي برگ تقسيم شده است. موهاي ريزي در سطح داخلي برگ به تعداد سه عدد يا بيشتر (بسته به جنس) وجود دارند كه به لمس شدن حساس هستند. اين موها در واقع مانند ماشه براي عمل كردن تله هستند و با همين اسم يعني «موهاي ماشه اي» ناميده مي شوند. هنگامي كه مو خميده يا كشيده مي شود، كانال يوني در غشاي سلول هاي پايه در مو باز شده که اين امر خود باعث پتانسيل عمل در رگبرگ اصلي مي شودکه اين نيرو در سلولهاي ميانبرگ منتشر مي شود. در نتيجه اين اتفاق سلول ها يون ها را به بيرون پمپ كرده و به روش اسمز باعث جذب آب مي شوند و اين تغيير اسمزي باعث باز و بسته شدن تله مي شود. هر چند مكانيستم عمل هنوز مورد بحث است اما در هر صورت، تغيير در شكل سلول هاي تحت تنش در رگبرگ اصلي، با بسته شدن اجازه تشكيل لوب را مي دهد و در نتيجه آن طعمه را شكار مي كند. نكته شگفت انگيز اين است كه كل اين فرايند در كمتر از يك ثانيه انجام مي شود. اما چطور گياه «ديونه» قطرات باران را از طعمه تشخصي مي دهد؟ جالب است بدانيد تله اين گياده در اثر لمس موهاي ماشه اي توسط باران، بسته نمي شود اما چگونه؟ براي جلوگيري از بسته شدن در پاسخ به قطرات باران و باد، يك حافظه ساده در برگ وجود دارد؛ به طوري كه براي بسته شدن لوب هاي برگ تله، دو محرك با فاصله زماني 0/5 تا 30 ثانيه لازم است. به اين فرايند thigmonasty يعني «جنبش در راستاي تحريك محرك» گفته مي شود. بيشتر تحريك شدن سطوح داخلي لوب توسط حشرات باعث رشد لوب ها به سمت يكديگر (thigmotropism) و شكار طعمه مي شود و بدين ترتيب تله گياه به شكل معده درمي آيد كه عمل هضم در آن طي يك تا دو هفته اتفاق مي افتد. برگ بعد از سه يا چهار بار استفاده، نسبت به تحريكات بي توجه مي شوند.

گياهان گوشتخوار حد واسط
 

براي اينكه يك گياه گوشتخوار محسوب شود، بايد بتواند شکار را جذب کند، آن را کشته و هضم کندو بتواند از جذب مواد حاصل از هضم شكار (موادي مانند اسيد آمينه ها و يون هاي آمونيوم) سود ببرد. طيفي از گوشتخواري در گياهان وجود دارد؛ از گياهان كاملاً غير گوشتخوار مانند كلم ها، تا گياهان گوشتخواري كه تله هاي غير تخصصي و ساده دارند مانند Heliamphora و تا گياهاني با تله هاي كاملاً تخصصي و پيچيده مانند Venus flytrap. گياهان حد واسط شامل دو گياه Roridula و Catopsisberteroniana مي شوند. Catopsis يك گياه حد واسط و شبيه Brocchinia reducta است اما برخلاف B.reducta كه توليد آنزيم فسفاتاز مي كند، C.bertoniana هيچ گونه آنزيم گوارشي را در هيچ شرايطي توليد نمي كند. در اين تله هاي پيتفال يا همان كوزه اي، شكار بسيار راحت درون محفظه مي افتد و به كمك لعابي درون آن به آن مي چسبد.
گياه Roridula رابطه بسيار بيشتري با شكار خود دارد. گياهان متعلق به اين جنس نمي توانند به صورت مستقيم از حشراتي كه شكار مي كنند سود ببرند. در عوض آنها يك رابطه همزيستي با نوعي حشره به نام سوسك هاي قاتل دارند كه حشرات شكار شده را مي خورد و گياه از مواد غذايي موجود در مدفوع اين سوسك ها براي تغذيه استفاده مي كند. تعداد زيادي از گونه هاي موجود در خانواده Martyniaveae مانند Ibicella letea داراي برگ هاي ضخيمي هستند كه حشرات را شكار مي كنند اما در حقيقت اين گياهان خصوصيات كامل گوشتخواري را نشان نمي دهند. همچنين بذر گياه Shepherds purse، محفظه گل در Paepalanthus bromelioides، براكته هاي Passiflora foetida يا ساقه هاي گل در Triggerplants حشرات را شكار كرده و مي كشند اما در مورد اينكه آيا اين گياهان در گروه گياهان گوشتخوار طبقه بندي مي شوند يا نه، بين دانشمندان بحث است. توليد آنزيم هاي اختصاصي هضم شكار (پروتئازها، ريبونوكئازها، فسفاتازها و...) گاهي اوقات به عنوان مشخصه براي گوشتخواري يك گياه محسوب مي شود اما نكته قابل تأمل اينكه اين موارد نمي تواند گياهاني مانند «هليامفورا» و «دارلينگتون» را شامل شود زيرا اين گياهان هر چند هيچ گونه آنزيمي را توليد نمي كنند ولي با كمك باكتري هاي همزيست موفق به هضم شكار خود و استفاده غذايي از آنها شده و به طور معمول جزو گياهان گوشتخوار محسوب مي شوند.

گوشتخوار كوزه اي آمريكاي شمالي Sarracenias
 

سنبله هاي كوزه اي شكل گوشتخوار آمريكاي شمالي در سطح زمين رشد مي كنند. كوزه هاي آن به شكل قيف بستني هستند و تا 90 سانتي متر ارتفاع مي گيرند و همانند گوشتخوار استوايي، كلاهكي براي مصونيت در برابر باران دارد. اين گياه با بوي شديدي كه از خود منتشر مي كند حشرات را به سمت تله هايش جذب مي كند. جنس sarracenias در زمين هاي باتلاقي سراسر قاره آمريكا، از فلوريدا تا نواحي قطبي كانادا پراكنش دارد.

گوشتخوار كره اي Butter wort
 

برگ هاي اين گياه دو نوع غده ترشحي دارند، غدد برآمده اي كه كار ترشح ماده چسبناك و كره اي را بر عهده دارند و غدد كوتاهي كه مواد هاضم و جذب كننده را ترشح مي كنند. اين گونه، گل هاي ظريف و زيبايي به رنگ بنفش و آبي دارد كه در آخر بهار مي شكفند. اين گياه بر روي شكاف سنگ ها و صخره ها مي رويد و گاهي اوقات براي كنترل آفات و حشرات كوچك آن را در گلخانه ها پرورش مي دهند. 40 گونه از اين جنس در سراسر جهان پراكنش دارند.

شبنم خورشيد derosera، sun dew
 

اين گياه گوشتخوار در لجن زندگي مي كند و تارهاي براق و سوزني شكل و براق بر روي برگ هايش خود نمايي مي كنند. نوك هر رشته آن قطره چسبناكي شبيه شبنم قرار دارد. وقتي حشره به روي شبنم فرود مي آيد در دام چسبناك گياه گرفتار مي شود. در اين بين تقلاي حشره براي رهايي، ارمغاني جز مرگ زود هنگام برايش در پي نخواهد داشت و در نهايت پس از تسليم شدن حشره، تارهاي گياه آنزيمي براي هضم شكار ترشح مي كنند. 100 گونه از اين جنس گياهي در سراسر جهان رويش دارند. زيستگاه آنها با نواحي مردابي، كوهستان ها و مناطقي كه خاك اسيدي و مرطوب دارند منحصر مي شود.

Bladderwort گوشتخوار كيسه دار (مثانه دار)
 

تنها گياه گوشتخواري است كه گياهان زير آب را شكار مي كند. بلدرورت يا گياه مثانه دار در بركه ها، درياچه ها و نهرهايي با جريان آب آهسته و در كل در آب هايي با عمق كمتر از 60 سانتي متر قابليت رشد دارد. اين گياه بدون ريشه در نزديکي سطح آب شناور مي شود و شاخه هاي آن تا 90 سانتيمتر و بيشتر رشد مي كنند. برگ هاي آن داراي كيسه هاي كوچك و سبكيند كه مثانه يا bladder نام دارند. مثانه هاي جوان شفافند و به تدريج به رنگ تيره تري در مي آيند. هر مثانه در واقع تله ريز و تو خالي اي است كه ورودي آن يك طرفه است. اگر حشره آبزي يكي از چهار محرك اين مثانه را لمس كند، ورودي تله باز مي گردد و مانند يك جاروبرقي، حشره به داخل مكيده شده و كمتر از صدم ثانيه اي دوباره بسته مي شود. مثانه پس از يك يا دو ساعت آماده شكار طعمه جديد خواهد بود.

ونوس مگس خوار
 

سكوي فرود: برگ هايي كه تله ها بر روي آن تعبيه شده اند، با يك لوله به هم متصل هستند تا بتوانند مثل صدف باز و بسته شوند. در اين تصوير، سنجاقكي كه طعمه بعدي گياه است، به تصوير درآمده است. هر يك از كفه هاي گياه رشته هايي به شكل ميخ دارند و سه رشته اي كه در وسط هر كفه است، نقش ضامن را براي فعال شدن تله ايفا مي كند.
بسته شدن تله: در صورتي كه سنجاقك هر دو محرك را همزمان لمس كند. تله فعال مي شود و با بسته شدن لولا ها، ناگهان كفه ها حشره را مي قاپند و در كمتر از صدم ثانيه اي حشره در دام گياه گرفتار مي شود. در همين هنگام است كه ميخ هاي اطراف لوب ها مانند انگشتان يك دست جمع مي شوند و شرايط را براي گريختن سنجاقك دشوار مي سازند.
هضم شكار: پس از بسته شدن تله، كفه ها آنزيم هضم كننده را از خود ترشح مي كنند. با اين فرايند بدن سنجاقك تجزيه و مواد مغزي اي كه گياه نياز دارد آزاد مي شوند. دو هفته زمان مي برد تا تله بار ديگر باز شود و با خارج شدن لاشه حشره از گياه، بار ديگر براي صيد آماده شود. البته هر تله تنها فرصت هضم دو تا سه وعده غذايي را دارد و سپس پژمرده مي شود.
منبع: نشريه دانستنيها شماره 31