Многообразие насекомоядных растений Беларуси

Насекомоядные растения используют следующие основные типы ловушек для ловли добычи:

• липкие ловушки (у росянок и жирянок);
• листья, которые смыкаются в виде капканов (у венериной мухоловки и пузырчаток);
• засасывающие ловушки - ловчие листья в форме кувшинов (у саррацениевых, непентовых и цефалотовых).

Растения с ловушками-липучками. Этими приспособлениями пользуются росянки и жирянки, а также библисы и росолист. Их листья покрыты огромным количеством тонких волосков, на вершине которых находятся крошечные железы, выделяющие липкий секрет, способный удерживать мелких насекомых. Капельки этой жидкости блестят, как капли росы, привлекая добычу (отсюда названия - росянка). Более короткие железистые волоски у основания ловчих структур выделяют пищеварительный сок.

Имеются два типа таких растений. У одного из них ловчие структуры неподвижные, у другого - способные к активному, т.н. настическому движению. К первой категории относятся библисы и росолист. Внешне они похожи - образуют пучки длинных и узких, как у злаков, листьев, иногда длиной более 30 см. Поверхность их покрыта железистыми волосками, выделяющими большое количество липкой слизи. Под ними находятся сидячие железы, секретирующие пищеварительные ферменты. Второй тип представлен росянками и жирянками. Ловчие волоски росянок способны наклоняться в сторону уже севшей на лист жертвы, обеспечивая более прочное ее приклеивание (приложение рис.1). Форма листьев видоспецифична и бывает круглой, ложковидной, нитчатой или вильчатой, однако принцип строения всегда один и тот же. Типичный пример - росянка круглолистная, широко распространенная по болотам северной умеренной зоны. На сужающихся к вершине черешках находятся плоские тарелковидные листовые пластинки. Верхняя их поверхность и края покрыты многочисленными зелеными или пурпурными ловчими волосками, или "щупальцами". Ближе к центру пластинки они короче и толще, на периферии - длиннее и тоньше. Головчатые концы волосков несут крохотную овальную железу. Она выделяет липкую слизь и пищеварительные ферменты, а также всасывает питательные вещества. Севшее на лист насекомое не может вырваться из-за того, что все волоски сразу же начинают медленно изгибаться к центру, облепляя жертву со всех сторон и начиная переваривание (приложение рис.2). Пищеварение и всасывание продолжаются несколько дней, после чего щупальца опять распрямляются, и процесс может начинаться сначала. Лист росянки - сверхчувствительная структура, реагирующая как на прикосновение, так и на химические стимулы. Попавшие на него несъедобные частицы могут вызвать временное движение волосков, однако дуновение ветра или капли дождя ловчего механизма не запускают. Дарвин в своем классическом исследовании насекомоядных растений продемонстрировал, что давление на железу даже фрагмента человеческого волоса способно стимулировать активное изгибание волоска, на вершине которого она находится^[7]. У жирянок из семейства пузырчатковых липкие железистые волоски густо усеивают поверхность собранных в розетку языковидных листьев. Эти волоски микроскопические и весьма многочисленные - 25 000 на 1 см². Давление на них любого чужеродного тела стимулирует секрецию. Азотистые вещества в теле насекомого вызывают обильное выделение слизистой переваривающей жидкости, внешне напоминающей жир, откуда и название растения. Движение ловушки ограничено краями листа, загибающимися вокруг прилипшей добычи. В результате в переваривании принимает участие больше железистой поверхности.

 
Растения с механическими капканами. Одни из самых сложных ловушек для насекомых известны у венериной мухоловки и альдрованды из семейства росянковых. Работают они по одному принципу, хотя первый вид - наземное растение, а второй - подводное. Несмотря на свой крайне ограниченный ареал, венерина мухоловка известна гораздо лучше, поскольку ее часто выращивают в оранжереях как ботанический курьез. Ее листья состоят из плоского лопатковидного черешка, оканчивающегося округлой пластинкой, разделенной центральной жилкой, как шарниром, на две симметричные половины, которые при стимуляции "схлопываются" (приложение рис.3). Верхняя поверхность их покрыта прямостоячими чувствительными волосками и густой массой красных желез на коротких ножках. Волоски запускают ловчий механизм, а железы образуют секреторно-всасывающую систему и, возможно, служат для привлечения добычи. По краю лист окружен рядом жестких прямостоячих шипов. Хотя растение и называется мухоловкой, ловит оно в основном ползающих насекомых (приложение рис.4). Когда жертва дотрагивается до чувствительного волоска, половинки листа резко сближаются, не давая добыче уйти. Давление ее на поверхностные железы приводит к выделению пищеварительного сока. Когда все питательные вещества поглощены, капкан снова раскрывается. Самые сложные по устройству, хотя и самые мелкие по размеру, ловчие приспособления этого типа - у пузырчаток из того же, что и жирянки, семейства, наиболее эволюционно продвинутой группы насекомоядных растений. Самые распространенные виды - подводные растения без корней с тонко рассеченными листьями, несущими множество мелких ловчих пузырьков. Они редко превышают в диаметре 2 мм, овальные и снабжены круглым отверстием, которое закрыто клапаном, окруженным чувствительными щетинками. Система действует следующим образом. Внутренняя выстилка пузыревидного капкана покрыта волосками, непрерывно поглощающими находящуюся внутри него жидкость. В результате в его полости создается отрицательное давление. Когда мелкое животное прикасается к чувствительным щетинкам, клапан открывается и внутрь пузырька устремляется вода, увлекающая туда же жертву. Затем клапан возвращается в исходное положение, не позволяя добыче уйти. В конечном итоге жертва переваривается, и питательные вещества всасываются выстилающими ловушку тканями.

Растения с ловушками-западнями. Все растения этой группы саррацениевыех похожи друг на друга формой своих кувшинчатых листьев-ловушек. Они, по крайней мере, частично заполнены жидкостью, в которой тонут попадающие туда насекомые. Затем они перевариваются крохотными железами, находящимися у дна ловушек; там же животная пища всасывается. Длина кувшинчатых ловушек варьирует от 3,8 см у цефалотуса до более 60 см у саррацении желтой и дарлингтонии (приложение рис.5). Несмотря на разницу в размерах и форме ловчих листьев, общий принцип их функционирования одинаков.

Рассмотрим его  на примере саррацений. Обычно их ловчие листья ярко окрашены (пурпурно-красный  узор на зеленом или желтом фоне) и напоминают цветки. Насекомых они привлекают не только окраской, но и выделяемой нектарниками ароматной жидкостью. Листья разделены на несколько частей с определенными функциями у каждой. Снаружи находится посадочная платформа для насекомых. Затем идет устье кувшина с нектарными железами. Верхняя часть полости покрыта направленными вниз острыми волосками, позволяющими жертве легко соскальзывать на дно, но затрудняющими выход из западни. Наконец, нижняя часть заполнена жидкостью, в которой тонет добыча. Здесь стенка выстлана изнутри эпидермальными клетками с короткими железистыми выростами, которые секретируют пищеварительные ферменты. Переваренный материал поглощается листом с помощью специализированных эпидермальных клеток другого типа. Если ловчий кувшин открывается устьем вверх, жидкость внутри него представляет собой в основном дождевую воду. Если же он прикрыт сверху выростом в виде навеса, то жидкость почти полностью секретируется растением. Открытые листья-ловушки саррацении пурпурной часто глубоко погружены в мох, так что в них попадают как ползающие, так и летающие насекомые. Дождевая вода, хотя и снижает концентрацию пищеварительных ферментов, на эффективность их действия не влияет. У других саррацений и у дарлингтонии посадочные платформы изогнуты и козырьком нависают над устьем ловушки. Дождевая вода внутрь почти не попадает, и жидкости в кувшине мало. Ловчая способность от этого также не снижается.

5. Видовой состав насекомоядных растений во флоре Беларуси.

СЕМЕЙСТВО ПУЗЫРЧАТКОВЫЕ

LENTIBULARIACEA

        Все представители этого  семейства, насчитывающего 4 рода и  более 180 видов, распространенных во всех частях света, — плотоядные растения. Это многолетние и однолетние наземные, реже эпифитные травы с  очередными или собранными в розетки листьями, растущие в воде, на болотах, и влажных местах. Цветки у пузырчатковых зигоморфные, обоеполые, собранные в кистевидные или колосовидные соцветия или одиночные, как, например, у жирянки. Чашечка у пузырчатки двулопастная или 4—5-лопастная, остающаяся при плодах. Двугубый венчик с короткой трубкой снабжен при основании шпорцем или мешочковидным придатком. Верхняя губа венчика двулопастная, нижняя — трехлопастная или цельная. Тычинки две, с плоскими расширенными нитями, прикрепленными при основании венчика; пыльники одно- или реже двугнездные. Гинецей из 2 плодолистиков; завязь верхняя, одногнездная, с многочисленными семязачатками; столбик очень короткий, с двулопастным рыльцем, с неравными лопастями. Плод — одногнездная коробочка шаровидной или яйцевидной формы, иногда удлиненная, раскрывающаяся двумя или четырьмя створками и разрывающаяся неправильно; редко плод односемянный, нераскрывающийся. Семена мелкие, со слабо развитым эндоспермом.

Перекрестное опыление у  пузырчатковых в умеренной зоне осуществляется насекомыми (пчелами, мухами, журчалками), которых привлекает находящийся в шпорце нектар. Указателем нектара для насекомых у некоторых видов жирянки являются белые или желтые пятна на нижней губе, а у пузырчатки обыкновенной— оранжевые полоски на вздутии нижней губы. Так как у жирянок рыльце нависает над пыльниками, насекомое сначала касается головкой воспринимающей поверхности рыльца, оставляя на ней принесенную пыльцу, а затем пыльников, пыльца из которых переносится на другие цветки. У пузырчатки обыкновенной вздутие на нижней губе, служащей местом посадки, плотно закрывает вход в цветок. Под тяжестью насекомого нижняя губа отклоняется вниз, открывая, вход в цветок, а тычинки, плотно прилегающие к верхней губе, касаются головы и спинки насекомого. На нижней лопасти рыльца имеются жесткие сосочки, которые, действуя подобно зубцам, гребенки, при движении над ними насекомого снимают пыльцу с ого волосков. При отсутствии насекомого может происходить самоопыление, благодаря тому, что нижняя лопасть рыльца, нависающая над пыльниками, завертывается таким образом, что поверхность рыльца касается пыльников. У жирянок и пузырчаток встречаются и клейстогамные цветки.

        Семена  большинства представителей семейства  распространяются птицами, к ножкам которых они прилипают, или разносятся течением воды. Птицы разносят также части растений и зимующие почки^[5].

        Самый большой  род в семействе — пузырчатка — охватывает более 200 видов, распространенных в основном в восточной части  тропической Южной Америки, на севере Центральной Африки, а также в Юго-Восточной Азии и тропической Австралии. Среди представителей рода встречаются наземные формы с цельнокрайними листьями, распространенные в тропической зоне, и водные с рассеченными или перистыми листьями, произрастающие преимущественно в умеренной и отчасти в тропической зоне. В Европе известны только 6 видов, а в нашей стране встречается 4 вида.

Род получил свое название благодаря наличию у него ловчих пузырьков. Пузырьки бледно-зеленоватые, косояйцевидной или шаровидной формы, диаметром от 2 до 5 мм, располагаются на листьях, реже на стеблях растений (приложение рис.6). В пузырьке имеется ротовое отверстие, по краям которого находятся длинные разветвленные волоски, названные Дарвином антеннами, и несколько жестких щетинок. Нижний край отверстия (нижняя губа) утолщен и вдается внутрь пузырька плотным валиком. От верхнего края (верхняя губа) отходит тонкий и очень эластичный клапан, наружная поверхность которого несет большое количество желёзок, выделяющих клейкое вещество и сахар, служащие приманкой для маленьких животных, главным образом личинок, реже взрослых мелких рачков, дафний, циклопов, а также личинок комаров, мелких червей и инфузорий. Иногда в ловушку случайно попадают даже мальки рыб. Клапан открывается при легчайшем прикосновении, и животное с током воды засасывается внутрь. Попав в полость, животное не может выйти обратно, так как клапан тотчас же закрывается и не может быть открыт давлением изнутри. Через некоторое время животное погибает и служит пищей для растения. Продукты пищеварения поглощаются находящимися в пузырьках всасывающими клетками. Внутренняя поверхность пузырька покрыта железистыми волосками, которые выделяют ферменты, участвующие в процессе переваривания захваченных животных. Среди водных форм пузырчатки встречаются свободно плавающие растения, на всех стадиях развития, живущие под водой, не прикрепляясь ко дну водоема. К ним относится наиболее широко распространенный вид пузырчатка обыкновенная — растение с погруженными в воду крупными, многократно перистыми листьям и, несущими ловчие пузырьки, и выступающим над водой цветоносом с кистью желтых цветков. Некоторые из водных видов, растут погруженными в воду, образуя бесцветные побеги, которыми растение прикрепляется к субстрату.

Представители другого рода — жирянка, включающего  около 45 видов, распространены в Европе, Северной Азии и Северной Америке. Растут они по берегам ручьев, на сфагновых  болотах, некоторые из них как  эпифиты на мхах и деревьях. На территории Беларуси произрастает жирянка обыкновенная.         

Практическое  значение пузырчатковых невелико. Жирянку  обыкновенную издавна применяли  в народной медицине. Некоторые эпифитные  виды пузырчатки с красивыми цветками культивируют в оранжереях вместе с  орхидными.

1. ЖИРЯНКА ОБЫКНОВЕННАЯ 
PINGUICULA VULGARIS L.

 
     Среди растений Беларуси немало интересных и удивительных видов, и жирянка, несомненно, относится к их числу. Она живёт и питается как большинство зелёных растений, но листья её являются своеобразной ловушкой для насекомых. Такой образ жизни позволяет ей лучше приспособиться к суровым условиям среды обитания и существовать уже многие десятки тысяч лет. Найти жирянку обыкновенную в природе - мечта истинного ботаника. А обнаружить её довольно трудно из-за небольшого размера и так как растёт она единичными экземплярами на заторфованных лугах и болотах. Это голарктический реликтовый вид, находящийся в Беларуси в отдельных локалитетах за юго-восточной границей ареала. Впервые собран на берегу оз. Колдычевское в Барановичском районе и в окрестностях Новогрудка в конце 19-го века. В 1960 г. вид обнаружен в окрестностях д. Шкеличи Новогрудского района, где регистрируется до сих пор (даты инвентаризации - 1991, 1992, 2002 годы). В 70-х годах прошлого века отмечен для Мядельского района, а в 1989 г. для Вилейского района Минской области.

 Своё видовое название как русское, так и латинское (от слова "пингвис" - "жирный"), жирянка получила из-за того, что листья у неё мясистые и блестят на солнце, как будто смазаны жиром. "Жир" - не что иное, как липкая сахаристая жидкость, которую выделяют многочисленные микроскопические желёзки (их 25 тысяч на 1 см²), сидящие, словно крошечные грибочки на ножках, на верхней поверхности листа. Кроме желёзок на ножках, есть ещё и другие, без ножек (приложение рис.7). Они вырабатывают ферменты, способные переваривать добычу.

 Жирянка — единственный род в семействе, представители которого имеют настоящие корни. Пузырьков для ловли насекомых у жирянки нет, и эта функция выполняется непосредственно листьями. Насекомые, привлекаемые блестящими капельками сахаристой жидкости, садятся на лист и, ползая, раздражают его поверхность. Растение, "учуяв" добычу, начинает медленно сворачивать листья, а приклеенное насекомое взлететь не может. Через некоторое время жертва оказывается в живой ловушке внутри листа. Под влиянием пищеварительных ферментов насекомое "переваривается", а питательные вещества всасываются всей поверхностью листа. Вскоре (через 1-3 дня) от насекомого остаётся только хитиновый остов. Через определённое время листья разворачиваются: приобретают первоначальный вид и вновь готовы принять очередную жертву. Более крупных насекомых - пчёл и мух - привлекают не блестящие капельки на листьях, а цветки и находящийся в шпорце нектар. Посещая цветок, насекомое касается головкой рыльца и оставляет на его поверхности пыльцу.