چرا برخی از گیاهان گوشتخوار هستند؟!

یک زیست‌شناس تکاملی به بررسی دلایلی پرداخته است مبنی بر این که چرا برخی از گیاهان به جای تغذیه کردن از خاک، از حیوانات تغذیه می‌کنند.

کد خبر: ۱۳۵۲۹۵۰

تاریخ: ۰۲ بهمن ۱۴۰۴ - ۰۳:۰۰

گیاهان به خاطر جذب انرژی خود از خورشید و زمین شناخته شده‌اند. ریشه‌ها نیتروژن، فسفر و مواد معدنی را جذب می‌کنند. برگ‌ها نور خورشید را برداشت می‌کنند. این قرارداد اساسی و پذیرفته‌شده‌ زندگی گیاهان است که گیاهان گوشتخوار آن را می‌شکنند.

به گزارش تابناک به نقل از ایسنا؛ برخی گونه‌های گیاهی از ونوس مگس‌خوار که حشرات را شکار می‌کند گرفته تا گیاهان کوزه‌دار که طعمه را در استخرهای اسیدی خود حل می‌کنند، بخش قابل توجهی از تغذیه خود را از حیوانات می‌گیرند. دلیل این کار آنها این نیست که گوشت بهتر از خاک است، بلکه به این دلیل است که خاک محل زندگی آنها از نظر عملکردی برای آنها فایده ندارد.

دلیل گوشتخواری گیاهان این نیست که گوشت بهتر از خاک است، بلکه به این دلیل است که خاک محل زندگی آنها از نظر عملکردی برای آنها فایده ندارد.

زیست‌شناسان تکاملی اکنون موافقند که گوشت‌خواری گیاهان ربطی به انرژی یا کالری ندارد، بلکه به دو عنصر نیتروژن و فسفر مربوط می‌شود که برای رشد ضروری هستند و اغلب در محیط‌های محل زندگی این گیاهان وجود ندارند.

«اسکات تراورس»(Scott Travers)، زیست‌شناس تکاملی «دانشگاه راتگرز» (Rutgers University)، نحوه تکامل این ویژگی منحصربه‌فرد را براساس پژوهش‌های گیاه‌شناسی توضیح داده است.

گیاهان گوشتخوار تقریباً همیشه در زیستگاه‌های بسیار سخت مانند باتلاق‌های اسیدی، تالاب‌های فقیر از نظر مواد مغذی، خلنگزارهای شنی و مرداب‌های خیس از باران یافت می‌شوند. اگرچه این محیط‌ها آب و نور خورشید زیادی دارند، اما خاک آنها از نظر شیمیایی برای جذب مواد مغذی نامناسب است.

در بسیاری از باتلاق‌ها، روند تجزیه به دلیل کمبود اکسیژن و اسیدیته بالا کند است. نیتروژن در مواد آلی قفل می‌شود که ریشه‌ها به سختی به آن دسترسی پیدا می‌کنند. فسفر نیز کمیاب است یا به شدت به ذرات خاک متصل می‌شود. در این شرایط، تقریباً همه راهکارهای سنتی گیاهان بی‌اثر می‌شوند.

گیاهان گوشتخوار به جای تلاش و شکست خوردن در رقابت‌های زیر زمین، یک راهکار جایگزین را روی زمین تکامل دادند. آنها با گرفتن حشرات و سایر حیوانات کوچک به طور کامل از خاک می‌گذرند و در عوض مستقیماً از بافت زنده به مواد مغذی مورد نیاز خود دسترسی پیدا می‌کنند.

چرا برخی از گیاهان گوشت می‌خورند؟

به نقل از مجله «New Phytologist»، نیتروژن یک عنصر کلیدی سازنده کلروفیل، آنزیم‌ها و DNA است. بدون آن، گیاهان نمی‌توانند به طور مؤثر فتوسنتز کنند یا بافت‌های جدید را پرورش دهند.

گیاهان گوشتخوار بخش قابل توجهی از نیتروژن خود را از شکار به دست می‌آورند. برخی گونه‌ها به جای جذب مواد مغذی خاک با ریشه‌ها، بیش از نیمی از نیتروژن خود را از حشرات به‌دام‌افتاده تأمین می‌کنند.

گوشت‌خواری گیاهان برای حل کردن مشکل کمبود مواد مغذی تکامل یافته، نه کمبود انرژی.
به ویژه برای گیاهان کوزه‌دار، نیتروژن حاصل از طعمه مستقیماً ظرفیت فتوسنتز و سرعت رشد را افزایش می‌دهد. هنگامی که حشرات به صورت آزمایشی از گیاه حذف شدند، رشد گیاه به طور چشمگیری کاهش یافت؛ حتی با وجود این که نور و آب ثابت مانده بودند.

این آزمایش یک نکته‌ تکاملی محوری را تأیید می‌کند و آن نکته این است که گوشت‌خواری گیاهان برای حل کردن مشکل کمبود مواد مغذی تکامل یافته، نه کمبود انرژی.

چرا گیاهان ریشه‌های بهتری را پرورش نمی‌دهند؟

ریشه‌ها پرهزینه هستند. آنها به کربن، انرژی و فضا نیاز دارند. در خاک‌های غرق‌آب یا اسیدی، ریشه‌ها تمایل دارند با کمبود اکسیژن و تنش شیمیایی دست‌وپنجه نرم کنند. با وجود این، تکامل هنوز هم تحت محدودیت‌ها عمل می‌کند.

به نقل از مجله «Annals of Botany»، پژوهشی که سال ۲۰۱۵ به چاپ رسید، نشان داد که در این زیستگاه‌ها سرمایه‌گذاری زیاد روی ریشه‌ها بازدهی نزولی دارد. از سوی دیگر، به دام انداختن حشرات به گیاهان امکان می‌دهد تا منابع را به سمت ساختارهای برگ هدایت کنند که می‌توانند به عنوان اندام‌های تغذیه‌ای نیز عمل کنند.

این امر از نظر تکاملی، گوشتخواری را به یک بده‌بستان تبدیل می‌کند. گیاهان کمتر روی ریشه‌ها و بیشتر روی تله‌ها، آنزیم‌ها و مکانیسم‌های سیگنال‌دهی سرمایه‌گذاری می‌کنند. با وجود این، توجه به این نکته مهم است که بده‌بستان تنها زمانی ارزشمند خواهد بود که طعمه فراوان و مواد مغذی خاک کمیاب باشد. به همین دلیل است که گیاهان گوشتخوار در سطح جهان نسبتاً نادر هستند. آنها معمولاً در مناطقی بومی‌سازی شده‌اند که شرایط آنها این راهبرد را در اولویت قرار می‌دهند.

به نقل از «Journal of Experimental Botany»، چیزی که کمتر کسی متوجه آن می‌شود، این است که گیاهان گوشتخوار از یک دودمان واحد سرچشمه نمی‌گیرند. در واقع، آنها یکی از نمونه‌های بارز تکامل همگرا در گیاه‌شناسی هستند. پژوهشی که سال ۲۰۰۹ به چاپ رسید، نشان داد که حداقل ۶ منشأ تکاملی مستقل از گوشتخواری گیاهان شناخته شده است.

این بدان معناست که چندین گیاه، مکانیسم‌های بسیار پیچیده‌ای را برای به دام انداختن طعمه تکامل داده‌اند، اما در نقاط کاملاً جداگانه‌ای از جهان و بدون این که هرگز در مجاورت هم باشند. نام این گیاهان در ادامه آورده شده است.

۱. «ونوس مگس‌خوار»(Dionaea muscipula)

۲. «ژاله‌پوش»(Drosera)

۳. «گیاه کوزه‌دار»(Pitcher plant)

۴. «علف‌انبانی»(Utricularia)

۵. «چرب‌گیاه»(Pinguicula)

به رغم این که این گیاهان از نظر ظاهر و راهبرد با یکدیگر متفاوت هستند، اما هنوز هم شباهت‌های چشمگیری دارند. همه آنها آنزیم‌های گوارشی یا میکروب‌های میزبان را تولید می‌کنند که طعمه را تجزیه می‌کنند. همه آنها مواد مغذی را از طریق بافت‌های برگ جذب می‌کنند و همه آنها در محیط‌های فقیر از نظر مواد مغذی زندگی می‌کنند.

به عبارت دیگر، دودمان‌های کاملاً متمایز به نحوی به راهکار یکسانی رسیده‌اند، زیرا با یک مشکل اکولوژیکی مشابه روبه‌رو بوده‌اند. جای تعجب نیست که «چارلز داروین»(Charles Darwin) از آنها به عنوان شگفت‌انگیزترین گیاهان جهان یاد کرد. این هم‌پوشانی چیزی کمتر از جذابیت نیست.

آنچه گیاهان گوشتخوار درباره تکامل آشکار می‌کنند

راهکارهای این گیاهان چشمگیر هستند، اما گوشتخواری آنها رایگان نیست. تولید آنزیم‌های گوارشی، حفظ ساختارهای تله و جایگزینی برگ‌های آسیب‌دیده، شاهکارهایی هستند که به مقادیر زیادی از انرژی نیاز دارند.

این امر باعث می‌شود که گوشتخواری برای گیاهانی که بومی مناطقی با خاک‌های غنی از مواد مغذی هستند، به جای مزیت، نقطه ضعف باشد. به همین دلیل، گیاهان گوشتخوار در واقع رقبای بسیار ضعیفی در بیرون از زیستگاه‌های بومی خود هستند. آنها به آرامی رشد می‌کنند، منابع خود را در محیط‌های حاصلخیز به طور ناکارآمد تخصیص می‌دهند و به سادگی توسط گیاهان غیر گوشتخوار از رقابت خارج می‌شوند. این امر باعث می‌شود تخصص آنها هم بزرگترین نقطه قوت و هم عامل آسیب‌پذیری باشد.

مردم اغلب گیاهان گوشتخوار را به عنوان شکارچیانی ترسناک با ویژگی‌های انسانی تصور می‌کنند اما در واقعیت، آنها نیز مانند هر گیاه دیگری روی کره زمین منفعل هستند و فقط به موجوداتی فرصت‌طلب تبدیل شده‌اند.
مردم اغلب گیاهان گوشتخوار را به عنوان شکارچیانی ترسناک با ویژگی‌های انسانی تصور می‌کنند، اما در واقعیت، آنها نیز مانند هر گیاه دیگری روی کره زمین منفعل هستند و فقط به موجوداتی فرصت‌طلب تبدیل شده‌اند. آنها طعمه خود را تعقیب یا شکار نمی‌کنند. در واقع، آنها حتی برای زنده ماندن روزانه نیازی به شکار ندارند. بیشتر آنها بدون گرفتن حشرات برای مدت طولانی -البته با رشد و تولید مثل کمتر- قادر به زنده ماندن هستند.

تله‌های گیاهان از رفتارهای قابل پیش‌بینی حشرات مانند جذب شهد، رنگ یا رطوبت استفاده می‌کند. کارکرد این سیستم به این دلیل است که حشرات در اکوسیستم‌های تالابی فراوان هستند. از دیدگاه تکاملی، گوشتخواری آنها بیشتر به لاشه‌خواری شباهت دارد تا شکار.

گیاهان گوشتخوار نشان می‌دهند انتخاب طبیعی چقدر به راهبردهایی تمایل دارد که مشکلات محلی را حل می‌کنند، نه به راهبردهای جهانی. در نهایت، خوردن حشرات در مناطقی که خاک حاصلخیز به راحتی در دسترس است، مزیت کمی دارد یا اصلاً هیچ مزیتی ندارد.

تکامل به سمت پیچیدگی یا هوش حرکت نمی‌کند، بلکه تحت محدودیت به سمت کارآیی می‌رود. محدودیت گیاهان گوشتخوار، فقر مواد مغذی بود و راهکار آنها رادیکال اما مؤثر بود.