Большинство людей знают, что бабочкам-монархам полезно питаться молочаем в качестве гусениц. Молочая содержит токсины, из-за которых бабочку-монарх неприятно воспринимать большинство хищников. Монархи даже используют апосематическую окраску, чтобы предупредить хищников, что они будут есть ядовитую пищу, если они решат охотиться на оранжево-черную бабочку. Но если молочай настолько токсичен, почему монархи не заболевают от употребления молочая?
Бабочки-монархи эволюционировали, поэтому они могут переносить токсичный молочай.
Это ответ, который часто дают на этот вопрос, но что именно это означает? Действительно ли монархи невосприимчивы к токсинам молочая? Не совсем.
Почему молочая ядовита?
Растения молочая не производят токсины для блага монарха, конечно, они производят токсины, чтобы защитить себя от травоядных, в том числе голодных гусениц монарха. Растения молочая используют несколько защитных стратегий в сочетании, чтобы отпугивать насекомых и других животных, которые в противном случае могли бы съесть их до корней.
Защита молочая
Карденолиды : Ядовитые химические вещества, содержащиеся в молочаях, на самом деле являются стероидами, воздействующими на сердце, и называются карденолидами (или сердечными гликозидами). Сердечные стероиды часто используются в медицине для лечения врожденной сердечной недостаточности и фибрилляции предсердий, но исторически они также использовались в качестве ядов, рвотных и мочегонных средств. Когда позвоночные животные, такие как птицы, принимают карденолиды, они часто срыгивают еду (и получают тяжелый урок!).
Латекс: Если вы когда-либо ломали лист молочая Вы знаете, что из молочая сразу сочится липкий белый латекс. Фактически, именно поэтому растения Asclepias называют молочаями – они, кажется, источают молоко своими листьями и стеблями. Этот латекс находится под давлением и насыщен карденолидами, поэтому любой разрыв капиллярной системы растения приводит к оттоку токсинов. Латекс тоже довольно липкий. Гусеницы раннего возраста особенно восприимчивы к липкому соку, который почти склеивает их нижние челюсти.
Волосатые листья: Садоводы знают, что лучшие растения для отпугивания оленей – это те растения. с пушистыми листьями. На самом деле тот же принцип справедлив и для любого травоядного, потому что кто хочет волосатый салат? Листья молочая покрыты крошечными волосками (называемыми трихомами ), которые гусеницы не любят жевать. Некоторые виды молочая (например, Asclepias tuberosa ) более волосатые, чем другие, и исследования показали, что гусеницы монарха избегают более пушистых молочая, если им предоставляется выбор..
Как гусеницы-монархи едят молочая, не получив Больной
Итак Каким образом монарху удается питаться исключительно волосатыми, липкими и ядовитыми листьями молочая со всеми этими изощренными средствами защиты от молочая? Гусеницы-монархи научились обезоруживать молочай. Если вы вырастили монархов, вы, вероятно, наблюдали некоторые из этих стратегических действий гусениц.
Во-первых, гусеницы-монархи пристреливают листья молочая. Гусеницы раннего возраста, в частности, довольно умело сбривают волосатые части с листа перед тем, как поедать его. И помните, что некоторые виды молочая более волосатые, чем другие. Гусеницы, предлагающие различные молочая, предпочтут питаться растениями, требующими меньшего ухода.
Затем гусеницы должны решить проблему латекса. Гусеница первого возраста настолько крошечная, что липкое вещество может легко обездвижить ее, если не соблюдать осторожность. Возможно, вы заметили, что самые маленькие гусеницы сначала вгрызают кружок в лист, а затем съедают его центр ( см. Фото на вставке ). Такое поведение называется «рытье траншеи». Поступая так, гусеница эффективно истощает латекс с этой небольшой части листа и становится безопасной пищей. Однако этот метод не является надежным, и большое количество монархов раннего возраста увязли в латексе и умирают (согласно некоторым исследованиям, целых 30%). Старые гусеницы могут прожевать надрез на стебле листа, что приведет к опусканию листа и утечке большей части латекса. Как только молочный сок перестает течь, гусеница съедает лист ( как на фото выше ).
Наконец, возникает проблема токсичных карденолидов молочая. Вопреки истории, которую часто рассказывают о монархах и молочай, данные свидетельствуют о том, что гусеницы монарха могут и действительно страдают от последствий потребления сердечных гликозидов. Различные виды молочая или даже отдельные растения одного вида могут значительно различаться по содержанию карденолидов. Гусеницы, питающиеся молочаями с высоким содержанием карденолидов, имеют более низкую выживаемость. Исследования показали, что самки бабочек обычно * предпочитают откладывать яйца на растениях молочая с более низким (промежуточным) уровнем карденолида. Если бы прием сердечных гликозидов был полностью полезен для их потомства, можно было бы ожидать, что самки будут искать растения-хозяева с наивысшей токсичностью.
Кто выиграет войну, монархи или молочая?
По сути, молочая и монархи вели долгую коэволюционную войну. Растения молочая продолжают предлагать новые стратегии защиты монархам, поедающим их, только для того, чтобы бабочки перехитрили их.. Ну и что дальше? Как молочая защищается от гусениц, которые просто не перестают их есть?
Похоже, молочай уже сделал свой следующий шаг и выбрал вариант «если вы не можете победить их, присоединиться к ним “стратегия. Вместо отпугивания травоядных животных, таких как гусеницы монарха, молочая увеличила способность отрастать листья. Возможно, вы заметили это в собственном саду. В начале или в середине сезона монархи могут сдирать листья с растения молочая, но на их местах прорастают новые, более мелкие листья.
* – Новое исследование показывает, что бабочки-самки могут иногда, например, для В лечебных целях выбирайте растения-хозяева с более высоким уровнем сердечных гликозидов. Однако это кажется исключением из правил. Здоровые самки предпочитают не подвергать свое потомство воздействию высоких уровней карденолидов.
Источники
- Взаимодействие с Milkweed, MonarchLab, University of Миннесота. По состоянию на 8 января 2013 г.
- Теория биоразнообразия подтверждена Cornell Chronicle, Корнельский университет. По состоянию на 8 января 2013 г.
- Monarch Biology, MonarchNet, Университет Джорджии. По состоянию на 8 января 2013 г.
- Monarch Butterfly Habitat Needs, Лесная служба США. По состоянию на 8 января 2013 г.
- Ответы эксперта по бабочкам-монархам: весна 2003 г., вопросы и ответы с доктором Карен Оберхаузер, Journey North. По состоянию на 8 января 2013 г.
- Cardiac Glycosides, Virginia Commonwealth University. По состоянию на 7 января 2013 г.
- Гонка вооружений между растениями и насекомыми усиливается в процессе эволюции , Элизабет Л. Бауман, Колледж сельскохозяйственных наук и наук о жизни Корнельского университета, Осень 2008 г.