A kicsi, a kemény és a gömbölyű

A magok utazási esélyei

Egy réce számára táplálék, a növény számára akár utazási lehetőség is lehet egy lenyelt mag. A madár emésztőrendszerén átjutó, életképes magok új termőhelyekre kerülhetnek, akkor is, ha a növénynek nincs lédús, a gyümölcsevőket csalogató termése. De vajon milyen tulajdonságok segítik a magokat ebben a próbában? Az Ecology and Evolution folyóiratban 2020-ban megjelent tanulmányunkban azt vizsgáltuk, hogyan függ az ép magok visszanyerésének aránya és az emésztőrendszerben töltött idő a magok tömegétől, ellenállásától, alakjától és a növények evolúciós rokonságától.

Tizenhárom növényfaj mindegyikéből találtunk ép magot a tőkés récék ürülékében. Az arányok azonban nagyon eltértek, és a magtulajdonságok szerepe is csak együttes értékelésükkel vált igazán érthetővé. A méretükhöz képest nagyobb mechanikai ellenállású magok kedvezőbb eséllyel jutottak át épen. Azonos ellenállás mellett a kisebb tömeg jelentett előnyt, a rokonság figyelembevételével pedig a gömbölyűbb alak kedvező szerepe is kimutathatóvá vált.

Az állatok emésztőrendszerén keresztüli terjedést endozoochóriának nevezzük. A fogalomhoz gyakran a bogyók és más húsos termések fogyasztását társítjuk, pedig száraz termésű növények is terjedhetnek ezen az úton. A magevő vízimadarak a táplálékként felvett magok egy részét nem emésztik meg teljesen. Ha ezek életképesen kerülnek ki a szervezetükből, a madarak mozgása összekötheti a növények egymástól távoli élőhelyeit.

A folyamat több egymást követő feltételtől függ. A madárnak először fel kell vennie a magot, annak túl kell élnie az emésztést, majd olyan helyre kell kerülnie, ahol kicsírázhat és a növény megtelepedhet. Vizsgálatunk elsősorban az emésztőrendszeren való átjutás feltételeit tárta fel. A kísérletben kimutatott lehetőség ezért nem azonos a természetben megvalósuló terjedés gyakoriságával vagy sikerével.

Nyolc, fogságban nevelt tőkés récével (Anas platyrhynchos) három egymást követő etetési kísérletet végeztünk. Ismert számú magot juttattunk a madarak nyelőcsövébe: a kisebb magvú fajokból rendszerint százat, a két nagyobb magvú fajból ötvenet egy etetés során. A rendelkezésre álló magkészlet miatt nem minden növényfaj szerepelt mindhárom kísérletben. Az ürüléket az etetés után 4, 7, 21, 31 és 45 órával gyűjtöttük össze, majd kiválogattuk és megszámoltuk az épnek látszó magokat.

Kilenc növénycsaládot képviselő fajokat választottunk, főként vízi és nedves termőhelyekről, de szárazabb élőhelyhez kötődő növényt is bevontunk. A fajok között szerepelt a magyar látonya (Elatine hungarica), a tekert csüdfű (Astragalus contortuplicatus), a kisfészkű aszat (Cirsium brachycephalum) és a réti angyalgyökér (Angelica palustris). A fajlista összeállításával széles magméret-tartományt és eltérő növényi rokonsági csoportokat fogtunk át.

1. ábra. A vizsgált növények rokonsági fája és az emésztőrendszeren épen átjutó magok fajonkénti átlagos aránya. A vízszintes oszlopok végén standard hibát jelző hibajelek láthatók. A rokonsági fát DNS-adatok alapján állítottuk össze, hogy az összehasonlításban a közös leszármazás hatását is figyelembe vehessük.

A magok „keménységét” a repesztésükhöz szükséges terheléssel jellemeztük. Egy műszer lassan lefelé mozgó fémnyomója egyre nagyobb terhelést fejtett ki a magra, amíg az meg nem repedt. Száraz és két órán át vízben áztatott magokat is mértünk. Az elemzésekben a nedves állapotban mért értéket használtuk, mert ez valamivel jobban magyarázta az ép átjutás arányát. Ez a mérés az egész mag szerkezeti ellenállását jellemzi, nem egyszerűen a maghéj vastagságát.

Meghatároztuk az ezermagtömeget, a három térbeli méretből becsült térfogatot és az alakot is. A gömbölyűtől a lapos vagy megnyúlt formák felé változó alakmutatót a magok méretarányai alapján számítottuk ki. A vízfelvételhez kapcsolódó változást a nedves és száraz magok térfogatának arányával közelítettük. Mivel egyes tulajdonságok szorosan összefüggtek, például a tömeg és a térfogat, elemzéseinkben kerültük az egymással nagyrészt azonos információt hordozó változók egyidejű használatát.

Az ép magok visszanyerésének összesített aránya a tekert csüdfűnél 51 százalék, a Bolboschoenus planiculmis esetében 48,7 százalék volt. A Sparganium erectum esetében viszont mindössze 0,37 százalékot kaptunk: a lenyelt 802 magból csak hármat találtunk meg épen. Az „ép” itt azt jelentette, hogy a mag felszínén nem láttunk repedést vagy sérülést. A csírázóképességet külön vizsgáltuk, ezért az ép magok aránya nem tekinthető automatikusan az életképes magok arányának.

A visszanyert magok csírázásával tizenkét faj esetében igazoltuk, hogy legalább egy részük életképes maradt. A Sparganium erectum magjai nem csíráztak, de az emésztésen át nem esett kontrollmagjai sem. Ennél a fajnál ezért a csírázási próba nem adott egyértelmű választ az átjutott magok életképességére. A réti angyalgyökérnél mind az átjutott, mind a kontrollmagok közül csupán egy-egy csírázott; ez is mutatja, hogy a csíráztatási eredményeket a faj sajátosságaival együtt kell értelmezni.

A magyar látonyából 21,8 százalék, a rokon Elatine hydropiper esetében 9,4 százalék magot nyertünk vissza épen. E különbséget nem értelmezhetjük egyszerűen a két faj eltérő ellenállásaként. A magyar látonya csak az első etetési kísérletben szerepelt, miközben az összesített átjutási arány az egymást követő kísérletekben csökkent. Az egyes récék között is jelentős eltéréseket találtunk.

Minden fajnál az első hét órában került elő a visszanyert ép magok többsége. Néhány mag jóval későbbi mintákban is megjelent. A tekert csüdfű, a Cuscuta lupuliformis és a Bolboschoenus planiculmis ép magjaiból még a 45 órás mintavételkor is találtunk. Ez nem pontosan 45 órás tartózkodást jelent: mivel az előző gyűjtés 31 óránál történt, ezek a magok a két gyűjtés közötti időszakban távoztak. Az itt közölt időadatok tehát az emésztőrendszerben töltött idő közelítései.

2. ábra. Az ürülékben megtalált ép magok időbeli megoszlása fajonként. A viszonyítás alapja itt kizárólag az összes visszanyert ép mag: az ábra azt mutatja, ezek mekkora része került elő az egyes gyűjtési időszakokban. A korai csúcs tehát nem az elfogyasztott magok teljes mennyiségéhez viszonyított túlélési arány.

3. ábra. Az ép magok aránya az egyes időszakok mintáiban, ezúttal az elfogyasztott magok számához viszonyítva. Minden vonal egy réce egy etetési eseményét jelöli. A kis ábrák együtt mutatják a fajok közötti különbségeket és az egyes etetések eredményeinek változatosságát.

A tömeg és az ellenállás szerepét csak együtt tudtuk megbízhatóan elkülöníteni. A nagyobb maghoz rendszerint nagyobb repesztési terhelés is tartozik. Ha csupán a tömeget vizsgálnánk, összekeveredhetne a nagyobb méret hátránya a nagyobb ellenállás előnyével. Többváltozós elemzéseinkben ezért azt kérdeztük: hasonló tömeg mellett előnyt jelent-e a nagyobb ellenállás, illetve hasonló ellenállás mellett számít-e a tömeg? Mindkét összefüggést kimutattuk az ép átjutás arányában.

4. ábra. Az ezermagtömeg és a nedves mag repesztéséhez szükséges terhelés kapcsolata logaritmikus tengelyeken. A körök mérete az épen átjutott magok arányával arányos. A folytonos vonal a tömeg és a terhelés átlagos kapcsolatát, a szaggatott vonalak a 95 százalékos konfidenciaintervallumot jelölik. Az ábra segít megérteni, miért kell a méretet és az ellenállást együtt értékelnünk.

A vizsgált fajok evolúciós rokonsága szintén lényegesnek bizonyult. Közeli rokonok olyan, külön nem mért szerkezeti vagy élettani tulajdonságokban is hasonlíthatnak, amelyek befolyásolják a magok sorsát. Emiatt a fajok adatai nem teljesen függetlenek egymástól. A rokonságot is figyelembe vevő elemzésben a nagyobb ellenállás és a kisebb tömeg kedvező szerepe megmaradt, és a gömbölyűbb magalak előnye is kimutatható lett. A vízfelvételt közelítő változó hatását viszont nem sikerült statisztikailag igazolnunk.

A tömegükhöz képest ellenállóbb magok átlagosan tovább is maradtak az emésztőrendszerben. Ez összhangban áll azzal a magyarázattal, hogy a zúzógyomor mechanikai hatásait tovább elviselő magok később is épen továbbjuthatnak a bélbe. A hosszabb tartózkodás növelheti a távolabbi szállítás esélyét, ha közben a madár elmozdul. Kísérletünkben azonban nem mértünk repülési útvonalakat vagy tényleges terjedési távolságokat. A tartózkodási időben a túléléshez hasonlóan erős rokonsági mintázatot sem találtunk.

5. ábra. A nedves magok ellenállása és a becsült átlagos tartózkodási idő kapcsolata logaritmikus tengelyeken. A pontok egyedi adatokat jelölnek, a piros „virágok” szirmai az egymáshoz közeli értékek ismétlődését mutatják. A vonal a statisztikai modellből becsült kapcsolatot, a szaggatott határok annak 95 százalékos konfidenciaintervallumát jelzik.

Eredményeink alapján a vízimadarak magterjesztő szerepét nem lehet pusztán a termés külleme alapján megítélni. Ritka vagy szűk elterjedésű növények magjai is képesek lehetnek az ép átjutásra. Elterjedésük korlátait ezért az élőhelyi feltételekben és a megtelepedés nehézségeiben is keresnünk kell. A sikeres szállítás után a megfelelő vízjárás, talaj és növényzeti környezet hiánya továbbra is megakadályozhatja egy új állomány létrejöttét.

Vizsgálatunk tizenhárom növényfajra és nyolc réceegyedre terjedt ki, ellenőrzött körülmények között. A természetben az étrend, a madarak emésztőrendszerének állapota és viselkedése is módosíthatja a magok sorsát. A már most levonható módszertani tanulság az, hogy a magok tömegét, ellenállását és alakját a növényi rokonsággal együtt érdemes vizsgálni. Így érthetjük meg jobban, mely növények juthatnak új élőhelyekre a vízimadarak közvetítésével.

Hivatkozás

Lovas-Kiss Á., Vincze O., Kleyheeg E., Sramkó G., Laczkó L., Fekete R., Molnár V. A. & Green A. J. 2020: Seed mass, hardness, and phylogeny explain the potential for endozoochory by granivorous waterbirds. Ecology and Evolution 10: 1413–1424.