Τρίτη, 9 Μαρτίου 2010

Εξέλιξη και οικολογία των σαρκοφάγων φυτών (2)

Στο πρώτο μέρος της δημοσίευσης αναφερθήκαμε στην δομή των σαρκοφάγων φυτών, στο τι είναι η σαρκοφαγία των φυτών και πως αυτή εξελίχθηκε μορφολογικά. Τώρα θα δοθεί απάντηση στο γιατί έγινε αυτό, σε ποιο πλαίσιο και ποια τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτής της ακραίας συμπεριφοράς.
Τα σαρκοφάγα φυτά αναπτύσσονται σε ενδιαιτήματα με φτωχά σε θρεπτικά στοιχεία εδάφη, με άφθονη όμως ηλιακή ακτινοβολία και νερό, όπως είναι κατά κύριο λόγο τα έλη. Τα φυτά γενικά χρειάζεται να προσλαμβάνουν άζωτο για την πρωτεϊνική σύνθεση, ασβέστιο για το κυτταρικό τους τοίχωμα, φώσφορο για την παραγωγή νουκλεϊνικών οξέων και σίδηρο για τη χλωροφύλλη. Στα εδάφη όμως που απαντούν, αυτά τα στοιχεία αποτελούν περιοριστικούς παράγοντες ανάπτυξης. Επομένως, μέσω την σαρκοφαγίας προκύπτει μία έξτρα πηγή θρεπτικών στοιχείων.

Τα φυτά χαρακτηρίζονται από την ικανότητά τους να φωτοσυνθέτουν, παράγοντας έτσι ενέργεια (γλυκόζη) και οξυγόνο καταναλώνοντας νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Αυτήν την ενέργεια στη συνέχεια την αξιοποιούν για την ανάπτυξή τους. Βέβαια, τμήμα της ενέργειας αυτής χάνεται ως αναπνοή για τις ανάγκες των κυττάρων. Για να αναπτυχθεί ένα φυτό πρέπει να παράξει περισσότερη ενέργεια από αυτήν που χάνεται κατά την αναπνοή. Η ενέργεια που παράγεται με τη φωτοσύνθεση μείον αυτής που καταναλώνεται για την αναπνοή καλείται "καθαρή φωτοσύνθεση" και αξιοποιείται για την ανάπτυξη του οργανισμού. Για να κατανοηθεί η σαρκοφαγία απαιτείται μία ανάλυση του κόστους και των κερδών αυτών των παραγόντων.


Αρχικά, η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα στα φύλλα των φυτών, τα σαρκοφάγα είδη όμως μετατρέπουν αυτές τις δομές τους σε παγίδες, μειώνοντας έτσι την φωτοσυνθετική τους ικανότητα. Επιπλέον, για τη μετατροπή αυτή απαιτείται κατανάλωση ενέργειας, συνεπώς και η παραγόμενη ενέργεια είναι μικρότερη, αλλά και η καταναλισκόμενη περισσότερη. Από την άλλη βέβαια, η αυξημένη πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων, ιδίως αζώτου και φωσφόρου καθιστούν την φωτοσύνθεση αποτελεσματικότερη, κυρίως λόγω της μεγάλης παραγωγής του ενζύμου RuBisCo που είναι το no1 ένζυμο για τη φωτοσύνθεση. Επιπλέον, τα ενδιαίτημα που ζουν τα φυτά αυτά παρέχει άφθονη ηλιακή ενέργεια και νερό, καθιστώντας έτσι τους παράγοντες αυτούς μη-περιοριστικούς.
Το πλεονέκτημα του να είσαι σαρκοφάγος σε αυτά τα ενδιαιτήματα φαίνεται ξεκάθαρα από τα δύο παρακάτω διαγράμματα. Στα διαγράμματα αυτά αποτυπώνεται η καθαρή και συνολική φωτοσύνθεση (net photosynthesis και gross photosynthesis αντίστοιχα) και η αναπνοή (respiration) σε σχέση με το βαθμό σαρκοφαγίας του φυτού για ένα ενδιαίτημα με άφθονη ηλιακή ενέργεια και νερό, αλλά παντελή έλλειψη θρεπτικών στο έδαφος (Α) και ένα με άφθονα θρεπτικά αλλά λιγοστή ηλιακή ενέργεια (Β).



Για να φτάσει στην μέγιστη απόδοση ένα φυτό στο ενδιαίτημα Α φαίνεται πως πρέπει να επένδυση στην σαρκοφαγία. Αυτό γιατί αλλιώς δεν μπορεί να προσλάβει θρεπτικά στοιχεία. Μέχρι ένα σημείο, όσο αυξάνεται η επένδυση στη σαρκοφαγία τόσο αυξάνεται και η καθαρή παραγόμενη ενέργεια, ενώ από το σημείο αυτό και πέρα η ενέργεια μειώνεται ίσως διότι άλλοι παράγοντες (όπως η ηλιακή ενέργεια) γίνονται περιοριστικοί. Από την άλλη, στο ενδιαίτημα Β δεν είναι απαραίτητη η επένδυση στη σαρκοφαγία και το μέγιστο της απόδοσης είναι όταν δεν επενδύεται καθόλου ενέργεια σε αυτήν.

Τα σαρκοφάγα φυτά ζουν μεταξύ αυτών των δύο άκρων: όσο λιγότερο περιοριστικά είναι το φως και το νερό και όσο περισσότερο περιοριστικά είναι τα θρεπτικά του εδάφους τόσο υψηλότερη είναι η βέλτιστη επένδυση στην σαρκοφαγία και επομένως, τόσο πιο εμφανείς είναι οι προσαρμογές για αυτήν.

Τέλος, σημαντικό είναι να αναφερθεί το γεγονός ότι όλα τα σαρκοφάγα φυτά δεν στηρίζονται σε αυτήν την πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων καθ όλη τη χρονιά. Έτσι, κάποια σαρκοφάγα μπορεί να αναπτύσσουν τη συμπεριφορά αυτή μόνο όταν στο ενδιαίτημά τους πληρούνται οι προϋποθέσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω, ενώ όταν οι συνθήκες γίνουν πιο φυσιολογικές μπορούν να προσλαμβάνουν τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία από το έδαφος. Για παράδειγμα, αρκετά φυτά, όπως το Sarracenia spp εμφανίζει χοντρά και φωτοσυνθετικά φύλλα κατά το χειμώνα καθώς τότε το φως δεν και η έλλειψη εντόμων δεν ευνοούν την εντομοφαγία.

Ο κόσμο των σαρκοφάγων φυτών είναι εκπληκτικός και σαγηνευτικότατος. Δυστυχώς, λόγω αυτών των ιδιομορφιών τους συχνά τα είδη αυτά συλλέγονται από τα ενδιαιτήματά τους και πωλούνται στην αγορά, με καταστροφικά αποτελέσματα στους πληθυσμούς τους. Ένας απλός καταναλωτής δεν μπορεί να ξεχωρίσει ποια φυτά προέρχονται από καλλιέργειες και ποια είναι άγρια, ώστε να αποφεύγει την αγορά τους. Για να αποφευχθεί αυτό το Υπ Γεωργίας της Β. Καρολίνας στις ΗΠΑ βάφει άγρια φυτά με ακίνδυνη μπογιά, που δεν είναι ορατή με γυμνό μάτι αλλά λάμπει στο υπεριώδες φως. Έτσι, οι αξιωματούχοι που εντοπίζουν φυτά προς πώληση καταλαβαίνουν αμέσως αν αυτά αναπτύχθηκαν σε θερμοκήπιο ή αν έχει κοπεί από το φυσικό του περιβάλλον.

Τέλος, ένας άλλος μεγάλος κίνδυνος που αντιμετωπίζουν αυτά τα φυτά έχει να κάνει με τις ιδιαίτερες προσαρμογές τους. Έτσι, οι απορροές από τις αγροτικές καλλιέργειες και οι ρύποι από τις μονάδες ηλεκτροπαραγωγής προσθέτουν επιπλέον άζωτο σε πολλούς βάλτους της Β. Αμερικής. Τα σαρκοφάγα φυτά είναι τόσο τέλεια συντονισμένα στα χαμηλά επίπεδα αζώτου, που αυτό το πρόσθετο λίπασμα υπερφορτώνει τα συστήματά τους.

Πηγές

Μποζαμπαλίδης Α. 2003 Βοτανική, μορφολογία και ανατομία φυτών

National Geopraphic
Wikipedia
Τα διαγράμμα είναι από τη Wikipedia

2 σχόλια:

KANTHAR0S είπε...

Το διάβασα πολύ προσεκτικά και ειλικρινά έχω εντυπωσιαστεί! Άκρως ενδιαφέρουσα η ανάρτηση!

biologion είπε...

Σε ευχαριστώ! Η αλήθεια είναι ότι και εγώ διαβάζοντας για το θέμα εντυπωσιάστικα και για αυτό σκέφτηκα να δημιουργήσω αυτήν την ανάρτηση!

καλή σου ημέρα!

LinkWithin

Related Posts with Thumbnails