Forsvar mod planteædere
Forsvar mod planteædere beskriver planternes forsvar for at undgå at blive ædt. Der findes mange tilpasninger, som forbedrer planternes overlevelse og reproduktion ved at mindske planteædere.
Mange planter producerer kemikalier, som ændrer planteædere i deres adfærd, vækst eller overlevelse. Disse kemiske forsvarsmekanismer kan virke afvisende eller giftige over for planteædere eller reducere plantens fordøjelighed. Nogle planter, der er kendt som hyperakkumulatorer, er specialiseret i at lagre tungmetaller, som er giftige for dyr.
Nogle planter fremmer tilstedeværelsen af naturlige fjender af planteædere, som til gengæld beskytter planten. Nogle planter giver et hjem til myrer, som forsvarer planten kraftigt.
Andre forsvarsstrategier, som planter anvender, omfatter at undslippe eller undgå planteædere i tide eller på stedet. De kan vokse på steder, hvor det er svært for planteædere at finde eller få fat i planterne. De kan vokse, når planteædere ikke er til stede. Herbivorer kan blive omdirigeret til ikke-væsentlige dele, eller en plante kan være i stand til at komme sig over skader forårsaget af herbivor.
Hver type forsvar kan enten være konstitutiv (altid til stede i planten) eller induceret (produceret som reaktion på skade eller stress forårsaget af planteædere). Planter kan reagere på skader og gør det også.
Historisk set har insekter været de vigtigste planteædere, især insektlarver. Udviklingen af landplanter er tæt forbundet med udviklingen af insekter. Mens de fleste planteforsvar er rettet mod insekter, har der udviklet sig andre forsvarsmekanismer, som er rettet mod hvirveldyr som f.eks. fugle og pattedyr.
Undersøgelsen af planters forsvar mod herbivori er vigtig, ikke kun ud fra et evolutionært synspunkt, men også fordi disse forsvar kan bruges i landbruget, herunder som fødekilde for mennesker og husdyr.
Poison ivy producerer urushiol for at beskytte planten mod planteædere. Hos mennesker giver dette kemikalie et allergisk hududslæt.
Fingerbøl producerer flere dødbringende kemikalier, nemlig hjerte- og steroidglykosider. Spisning af den kan forårsage kvalme, opkastning, hallucinationer, kramper eller død.
Specifikke kemiske forsvarsmekanismer
Plantekemikalier har udviklet sig til at påvirke insekter. Nogle af disse biokemiske veje findes også hos hvirveldyr, herunder mennesker. Mange lægemidler er fremstillet af de kemikalier, som planter bruger til at beskytte sig mod planteædere. Eksempler herpå er opium, aspirin, kokain og atropin.
Pyrrolizidinalkaloider produceres af planter som en forsvarsmekanisme mod planteædende insekter. Mere end 660 PA'er og PA-N-oxider er blevet identificeret i over 6.000 planter. Omkring halvdelen af dem udviser hepatotoksicitet, dvs. at de angriber leverfunktionen.
Udviklingen af defensive egenskaber
De tidligste landplanter udviklede sig fra vandplanter for ca. 450 millioner år siden (mya) i Ordovicium-perioden. Disse tidlige landplanter havde intet karvæv og havde brug for frit vand til deres formering. Karplanter opstod senere, og deres diversificering begyndte i Devon-æraen (ca. 400 mya). De havde tilpasninger som f.eks. beskyttende belægninger for at reducere fordampningen fra deres væv.
Reproduktion og spredning af karplanter under disse tørre forhold blev opnået gennem udviklingen af specialiserede frøstrukturer. Diversificeringen af blomstrende planter (angiospermer) i løbet af kridttiden er forbundet med en pludselig stigning i artsdannelsen hos insekter. Denne diversificering af insekterne udgjorde en vigtig selektiv kraft i planteevolutionen og førte til udvælgelse af planter med defensive tilpasninger. De tidlige insekters planteædere bed eller tyggede vegetation, men udviklingen af karplanter førte til en medudvikling af andre former for planteædere, såsom saftsugning, bladgravning, galdannelse og nektarspisning.
Registreringer af planteædere
Vores forståelse af planteædelighed i geologisk tid stammer fra tre kilder:
- fossile planter, som kan bevare tegn på forsvar (f.eks. pigge) eller skader forårsaget af planteædere;
- observationer af planteaffald i fossileret koprolit (dyreekskrementer), og
- opbygning af munddele til planteædere.
Man troede længe, at det var et mesozoisk fænomen, men beviser for planteædelighed findes næsten lige så hurtigt som fossiler, der kan vise det. Inden for mindre end 20 millioner år efter de første fossiler af sporangier og stængler mod slutningen af Silur, omkring 420 mya, er der tegn på, at de blev spist. Dyrene ernærede sig af sporer fra tidlige devoniske planter, og Rhynie-kornet viser også, at organismer ernærede sig af planter ved hjælp af en "gennembore og suge"-teknik. Mange planter fra denne tid er bevaret med tornlignende vækster, som måske har haft en defensiv funktion.
I løbet af de efterfølgende 75 millioner år udviklede planterne en række mere komplekse organer - fra rødder til frø. Der gik 50 til 100 millioner år mellem hvert organ, der udviklede sig, og det organ, der blev fodret. Der er registreret hulfodring og skeletdannelse i det tidlige Perm, mens overfladevæskefodring udviklede sig i slutningen af denne periode.
Samudvikling
Planteædere er afhængige af planter som føde og har udviklet mekanismer til at skaffe sig denne føde på trods af udviklingen af mange planteforsvarsmekanismer. Herbivore tilpasninger til planternes forsvar er blevet sammenlignet med offensive træk. Det er tilpasninger, der gør det muligt at øge fødeindtagelsen og udnyttelsen af en værtsplante. Forholdet mellem planteædere og deres værtsplanter resulterer ofte i gensidige evolutionære ændringer, kaldet co-evolution.
Når et planteædende dyr spiser, spiser det planter, som ikke har et tilstrækkeligt forsvar. Dette giver mulighed for planter, der kan forsvare sig. Så planter med forsvar bliver mere almindelige. I de tilfælde, hvor dette forhold viser specificitet (udviklingen af hver egenskab skyldes den anden) og gensidighed (begge egenskaber udvikler sig), anses arterne for at have udviklet sig sammen.
"Escape and radiation"-mekanismen for co-evolution er ideen om, at tilpasninger hos planteædere og deres værtsplanter har været drivkraften bag artsdannelse. Tilpasningerne har spillet en rolle i udstrålingen af insektarter under angiospermernes tidsalder. Nogle planteædere har udviklet metoder til at kapre planternes forsvar til deres egen fordel ved at lagre disse kemikalier og bruge dem til at beskytte sig mod rovdyr.
En almindelig tigerlarve Danaus chrysippus laver en voldgrav for at blokere forsvarskemikalier fra Calotropis før den spiser
Tidslinje for planters udvikling og begyndelsen af de forskellige former for insektplanteædende insekter
Viburnum lesquereuxii blad med insektskader; Dakota Sandstone (kridttiden) i Ellsworth County, Kansas. Skalaen er 10 mm.
Planter har også brug for dyr
De fleste af de planter, som forsvarer deres blade så ihærdigt, har dog brug for dyr. Op til 98 % af de blomstrende planter i tropiske lavlandsregnskove er afhængige af dyr til bestøvning og frøspredning.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er forsvar mod planteædere?
A: Forsvar mod herbivori er en række tilpasninger, som planter anvender for at mindske virkningen af at blive ædt af herbivorer.
Spørgsmål: Hvordan forsvarer planter sig mod planteædere?
A: Planter kan bruge en række forskellige strategier til at forsvare sig mod planteædere, f.eks. ved at producere kemikalier, der virker afskrækkende eller giftige, lagre tungmetaller, der er giftige for dyr, fremme tilstedeværelsen af planteædere naturlige fjender, skabe hjem for myrer, der forsvarer planten kraftigt, og undslippe eller undgå planteædere i tid eller sted.
Spørgsmål: Er disse forsvarsmekanismer altid til stede i planten?
A: Nej, disse forsvarsmekanismer kan enten være konstitutive (altid til stede i planten) eller inducerede (dannet som reaktion på skader eller stress forårsaget af planteædere).
Spørgsmål: Hvilken type dyr er typisk forbundet med planternes forsvar?
A: Historisk set har insekter været mest betydningsfulde, når det gælder planteforsvar. Udviklingen af landplanter er tæt forbundet med udviklingen af insekter.
Spørgsmål: Findes der forsvarsmekanismer rettet mod planteædere af hvirveldyr?
A: Ja, der er udviklet nogle forsvarsstrategier, som er rettet mod hvirveldyrs planteædere som f.eks. fugle og pattedyr.
Spørgsmål: Hvorfor er det vigtigt at studere planternes forsvar?
A: Undersøgelse af planternes forsvar mod planteædere er vigtig, ikke kun ud fra et evolutionært synspunkt, men også fordi disse forsvarsmekanismer kan anvendes i landbruget som fødekilde for mennesker og husdyr.
