Drapieżnictwo nasion - Seed predation

Nie mylić z Graminivore .
Truskawka kruszywo owoc pozorny uszkodzony przez myszy jedzenia nasiona ( niełupki ).

Drapieżnictwo nasion , często określane jako granivory , jest rodzajem interakcji roślina-zwierzę w którym granivores ( drapieżniki nasienne ) żywią się nasion z roślin jako główny lub wyłącznego źródła pożywienia, w wielu przypadkach opuszczających nasiona uszkodzone i nie opłacalne. Zwierzęta ziarnożerne występują w wielu rodzinach kręgowców (zwłaszcza ssaków i ptaków ) oraz bezkręgowców (głównie owadów ); w ten sposób drapieżnictwo nasion występuje praktycznie we wszystkich ekosystemach lądowych. Drapieżnictwo nasion jest powszechnie podzielone na dwie odrębne kategorie czasowe, drapieżnictwo przed rozproszeniem i po rozproszeniu, które wpływają odpowiednio na przydatność rośliny rodzicielskiej i rozproszonego potomstwa (nasiona). Łagodzenie drapieżnictwa przed i po rozproszeniu może obejmować różne strategie. Aby przeciwdziałać żerowaniu nasion, rośliny wykształciły zarówno fizyczne mechanizmy obronne (np. kształt i wytrzymałość okrywy nasiennej), jak i chemiczne ( związki wtórne, takie jak garbniki i alkaloidy ). Jednakże, ponieważ rośliny wykształciły mechanizmy obronne nasion, drapieżniki nasion przystosowały się do mechanizmów obronnych roślin (np. zdolność do detoksykacji związków chemicznych). Z tego dynamicznego związku wynika zatem wiele interesujących przykładów koewolucji .

Nasiona i ich obrona

Mysz jedząca nasiona
Dalsze informacje: Ochrona roślin przed roślinożernością i adaptacją przeciw drapieżnikom

Nasiona roślin są ważnym źródłem pożywienia dla zwierząt w większości ekosystemów. Nasiona zawierają narządy magazynujące żywność (np. bielmo ), które dostarczają składniki odżywcze rozwijającemu się zarodkowi rośliny ( liścieniu ). To sprawia, że ​​nasiona są atrakcyjnym źródłem pożywienia dla zwierząt, ponieważ są wysoce skoncentrowanym i zlokalizowanym źródłem składników odżywczych w stosunku do innych części roślin.

Nasiona wielu roślin wykształciły różne mechanizmy obronne w celu odstraszenia drapieżników . Nasiona są często zawarte w ochronnych strukturach lub miąższu owoców, które otaczają nasiona, dopóki nie staną się dojrzałe. Inne fizyczne mechanizmy obronne obejmują kolce, włosy, włókniste okrywy nasienne i twarde bielmo. Nasiona, zwłaszcza na suchych obszarach, mogą mieć śluzowatą powłokę nasienną, która może sklejać glebę z nasionami, ukrywając ją przed ziarnożercami.

Niektóre nasiona wyewoluowały silne związki chemiczne przeciw roślinożercom. W przeciwieństwie do fizycznych mechanizmów obronnych, chemiczne mechanizmy obronne nasion powstrzymują konsumpcję przy użyciu substancji chemicznych, które są toksyczne lub niesmaczne dla zwierząt ziarnożernych lub które hamują strawność nasion. Te substancje chemiczne obejmują toksyczne aminokwasy niebiałkowe , glikozydy cyjanogenne , inhibitory proteazy i amylazy oraz fitohemaglutyniny . Rośliny mogą stawiać czoła kompromisom między alokacją na obronę a wielkością i liczbą produkowanych nasion.

Rośliny mogą zmniejszać nasilenie drapieżnictwa nasion, czyniąc nasiona przestrzennie lub czasowo rzadkimi dla ziarnożerców. Przypuszcza się, że rozproszenie nasion z dala od rośliny rodzicielskiej zmniejsza nasilenie drapieżnictwa nasion. Masowanie nasion jest przykładem tego, jak populacje roślin są w stanie czasowo regulować nasilenie drapieżnictwa nasion. Masting odnosi się do uzgodnionej obfitości produkcji nasion, po której następuje okres niedostatku. Ta strategia może potencjalnie regulować wielkość populacji drapieżników nasiennych.

Drapieżnictwo nasion a rozsiewanie nasion

Adaptacje mające na celu ochronę nasion przed drapieżnictwem mogą wpływać na zdolność nasion do kiełkowania i rozprzestrzeniania się. Tak więc adaptacje przeciw drapieżnikom często występują w zestawie adaptacji dla określonej historii życia nasion. Na przykład rośliny chili selektywnie odstraszają drapieżniki z nasion ssaków i grzyby za pomocą kapsaicyny , co nie odstrasza rozsiewaczy nasion ptaków, ponieważ receptory smakowe ptaków nie wiążą się z kapsaicyną . Nasiona chili z kolei mają większą przeżywalność, jeśli przejdą przez żołądek ptaka, niż jeśli spadną na ziemię.

Przed i po rozproszeniu

Drapieżnictwo nasion może wystąpić zarówno przed, jak i po rozsiewaniu nasion.

Przed rozproszeniem

Drapieżnictwo nasion przed rozproszeniem ma miejsce, gdy nasiona są usuwane z rośliny rodzicielskiej przed rozproszeniem i jest to najczęściej zgłaszane u bezkręgowców, ptaków i gryzoni ziarnożernych, które przycinają owoce bezpośrednio z drzew i roślin zielnych. Żerowanie nasion po rozproszeniu następuje po uwolnieniu nasion z rośliny rodzicielskiej. Wiadomo, że ptaki, gryzonie i mrówki należą do najbardziej rozpowszechnionych postdyspersyjnych drapieżników nasiennych. Ponadto postdyspersyjne drapieżnictwo nasion może odbywać się w dwóch kontrastujących ze sobą etapach: drapieżnictwo na „deszczu nasion” i drapieżnictwo na „banku nasion”. Podczas gdy drapieżnictwo na deszczu nasion ma miejsce, gdy zwierzęta żerują na uwolnionych nasionach, zwykle na równi z powierzchnią gruntu, drapieżnictwo na banku nasion ma miejsce po tym, jak nasiona zostaną głęboko zakorzenione w glebie. Niemniej jednak istnieją ważne kręgowce predysponujące, zwłaszcza ptaki i małe ssaki.

Po rozproszeniu

Drapieżnictwo nasion po rozproszeniu jest niezwykle powszechne w praktycznie wszystkich ekosystemach. Biorąc pod uwagę niejednorodność zarówno rodzaju zasobów (nasiona różnych gatunków), jakości (nasiona w różnym wieku i/lub różnym stanie integralności lub rozkładu) jak i lokalizacji (nasiona są rozproszone i ukryte w środowisku), większość drapieżników po rozproszeniu ma charakter ogólny. zwyczaje. Te drapieżniki należą do różnych gatunków zwierząt, takich jak mrówki, chrząszcze, kraby, ryby, gryzonie i ptaki. Zgrupowanie drapieżników nasiennych po rozproszeniu jest bardzo zróżnicowane w poszczególnych ekosystemach. Rozproszone nasiono jest pierwszym niezależnym etapem życia rośliny, dlatego drapieżnictwo po rozproszeniu nasion jest pierwszym potencjalnym zdarzeniem śmiertelności i jedną z pierwszych interakcji biotycznych w cyklu życia rośliny.

Różnice

Drapieżnictwo nasion przed i po rozproszeniu jest powszechne. Predyspersyjne drapieżniki różnią się od postdyspersyjnych drapieżników najczęściej specjalistami, przystosowanymi do skupionych zasobów (na roślinie). Wykorzystują specyficzne wskazówki, takie jak chemia roślin (związki lotne), kolor i rozmiar, aby zlokalizować nasiona, a ich krótkie cykle życiowe często odpowiadają produkcji nasion przez roślinę żywicielską. Grupy owadów zawierające wiele predyspersyjnych drapieżników nasiennych to Coleoptera , Hemiptera , Hymenoptera i Lepidoptera .

Wpływ na demografię roślin

Dalsze informacje: hipoteza Janzena-Connella

Złożony związek między drapieżnictwem nasion a demografią roślin jest ważnym tematem interaktywnych badań roślina-zwierzę. Struktura i wielkość populacji roślin w czasie jest ściśle związana ze skutecznością, z jaką drapieżniki nasienne lokalizują, konsumują i rozsiewają nasiona. W wielu przypadkach zależność ta zależy od rodzaju drapieżnika nasiennego (specjalista vs. ogólny) lub konkretnego siedliska, w którym zachodzi interakcja. Rola drapieżnictwa nasion w demografii roślin może być szkodliwa lub w szczególnych przypadkach rzeczywiście korzystna dla populacji roślin.

Model Janzena-Connella dotyczy tego, w jaki sposób gęstość nasion i przeżywalność reagują na odległość od drzewa rodzicielskiego i zróżnicowane tempo drapieżnictwa nasion. Przypuszcza się, że gęstość nasion zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości od drzewa macierzystego. Tam, gdzie nasiona są najbardziej obfite pod drzewem macierzystym, przewiduje się, że drapieżnictwo nasion będzie największe. Przewiduje się, że wraz ze wzrostem odległości od drzewa rodzicielskiego liczebność nasion, a tym samym drapieżnictwo nasion, zmniejszy się wraz ze wzrostem przeżywalności nasion.

Stopień, w jakim drapieżnictwo nasienne wpływa na populacje roślin, może się różnić w zależności od tego, czy gatunek rośliny jest ograniczony do obszaru bezpiecznego, czy ograniczony do nasion. Jeśli populacja jest ograniczona w bezpiecznym miejscu, prawdopodobnie drapieżnictwo nasienne będzie miało niewielki wpływ na powodzenie populacji. W bezpiecznych, ograniczonych populacjach, zwiększona liczebność nasion nie przekłada się na zwiększoną rekrutację siewek. Jednakże, jeśli populacja jest ograniczona nasionami, drapieżnictwo nasion ma większą szansę na negatywny wpływ na populację roślin poprzez zmniejszenie rekrutacji sadzonek. Maron i Simms stwierdzili, że populacje są ograniczone zarówno do bezpiecznego miejsca, jak i do nasion, w zależności od siedliska, w którym miało miejsce drapieżnictwo nasienne. W siedliskach wydmowych drapieżniki nasienne (myszy jelenie) ograniczały rekrutację sadzonek w populacji, co negatywnie wpływało na populację. Jednak w siedliskach trawiastych drapieżnik nasienny miał niewielki wpływ na populację roślin, ponieważ był to obszar bezpieczny.

W wielu przypadkach drapieżniki nasienne wspierają populacje roślin, rozpraszając nasiona z dala od rośliny rodzicielskiej, w efekcie wspierając przepływ genów między populacjami. Inne drapieżniki nasienne zbierają nasiona, a następnie przechowują je lub buforują do późniejszego spożycia. W przypadku, gdy drapieżnik nasienny nie jest w stanie zlokalizować zakopanego lub ukrytego nasiona, istnieje szansa, że ​​później wykiełkuje i rozrośnie się, wspierając rozprzestrzenianie się gatunku. Uogólnione (kręgowce) drapieżniki nasienne mogą również wspomagać roślinę w inny pośredni sposób, na przykład indukując odgórną kontrolę nad drapieżnikami nasiennymi specyficznymi dla gospodarza (nazywanymi „drapieżnictwem wewnątrz gildii”), i jako takie negując efekty typu Janzen-Connell i w ten sposób przynosząc korzyści roślinie w konkurencji z innymi gatunkami roślin.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura