Tépőzáras növények

Mottó:

„a szaporodásnak sok fortélya van, s a magvetésnek még több.

Egyes magvak repülnek, messze elszállva az anyától; mások gurulnak; vannak, amelyeket kilő az anya, hogy faja szaporodjon. És vannak, amelyeknek magva ezer kis horog közé van beágyazva, s olyan mint egy kis ezer horgú buzogány vagy horgas kéthegyű tőr. Amíg a mag éretlen, és burka zöld, nem kapaszkodnak semmibe, le se lehet őket szakítani, de ha megérett a kis tapadók, szőrök megragadnak a szőrben, ruhában, és vándorolni kezdenek. Mozgás közben szinte befúrják tüskéiket a ruhába és a szőr közé, szúrni kezdenek, ami felette kellemetlen, mert a ruha alatt, szőr alatt érzékeny bőr van.

– Fene ezt a gazt! – mondja az ember, és leveszi magáról a szúrós holmit, amint tiszta helyre ér, s a mag, messze az anyanövénytől, el van vetve. Mit mondjon azonban a szegény kiskutya, akit a véletlenek vak ostora fél országon át hajszol? Nem mond semmit, de vakaródzik. A körmök és a fogak azután kiszakítanak egy-két potyautast a szőr közül, és honnét tudhatná Bogáncs, hogy ő most magvetést végez?”

Fekete István: Bogáncs (Regényrészlet, Móra Ferenc Könyvkiadó, 1972. 7. old.)

Ugyan ki nem bosszankodott azon, hogy valamely gyomos erdőben nadrágjára, zoknijába „csimpaszkodtak” egy bogáncs-szerű növény horgaktól „ragadós” érett termései? Ezek a termések több különböző növénytől származhattak, de leggyakrabban talán a bojtorjánokéval találkozunk. Szinte mindenki ismeri őket, de alig valaki szentel neki figyelmet. A ritka kivételek egyike volt George de Mestral (1907–1990) svájci feltaláló, aki 1948-ban az otthona környékén lévő erdőben sétáltatta kutyáját.

 

George de Mestral, a tépőzár feltalálója (a kép forrása)

Ló sörényébe akadt bojtorjánok

A közönséges párlófű (népi nevén: apróbojtorján) cipőfűzőre tapadt áltermései és egyetlen áltermés közelről

 

Hazatérve nadrágjára, zoknijára és kutyája bundájába ragadt érett bojtorjánfészkek százait távolította el. Legtöbbünk ilyenkor csak bosszankodik, de Mestralt azonban érdekelte, hogy e növényi „potyautasok” miként tapadnak ilyen erősen és mikroszkóp alatt megvizsgálta őket. Megállapította, hogy a fészekpikkelyek horgokban végződnek, amelyek a szőr- és textilszálak hurkaiba akadva teszik „ragadóssá” a gömbölyded terméságazatokat. Tovább gondolkodva jött rá, hogy az elvet alkalmazva a gombnál egyszerűbben és gyorsabban kezelhető, a cippzárnál pedig „üzembiztosabb” rögzítési módszert talált. Ezt a hurkos-kampós módszert utánozta nejlon-szálakkal és ez eredményezte a korunkban rendkívül széles körben használt tépőzár megalkotását. A francia velours (bársony) és crochet (horog) szavak első szótagjának összevonásával "velcro”-nak nevezte el. Eleinte csak ruhákon alkalmazták. Mára azonban az űrhajózástól az orvostudományig számos területen tért hódított. Egy négyzetcentiméternyi tépőzáron közel 750 kampó és mintegy 12 500 hurok van. De Mestralt joggal nevezhetjük a tépőzár atyjának, de ismerkedjünk meg részletesebben „szülőanyjával”, a bojtorjánnal. Ezek  tudományos nevükön Arctium-ként ismert terebélyes, erőteljes növekedésű fészkes virágzatú növények. Jellegzetességeik a gömbölyded vagy tojásdad alakú fészekvirágzataik, amelyek kocsánya a termések beérése után elszakad mikor az állatok szőrbundájára (vagy az ember ruhájára) tapadnak. A szaporítóképletek nemsokára irritálni, szúrni kezdik „viselőjüket”, aki vagy ami igyekszik megszabadulni tőlük, ezáltal jutatva nagyobb távolságra őket az anyanövénytől. A magyar népnyelv általában nem különbözteti meg fajait a bogáncsoktól (Carduus). Kétéves növények, életük első évében terebélyes leveleket nevelnek és a második nyáron hozzák akár 1,5-2 méter magasságot is elérő virágzó hajtásaikat. Európában és hazánkban 5 képviselőjük él. Leggyakoribb hazai fajuk a közönséges bojtorján (Arctium lappa).

A pókhálós bojtorján virágzata (a bal oldalon), a közönséges bojtorján virágzatai (középen) és érett terméságazatai (jobbról)

Szaporítóképleteik terjesztéséhez hasonló módszert fejlesztett ki több más, a bojtorjánokkal (és egymással) rokonságban nem álló növénycsoport is. A hazai flórában ilyenek például a rózsafélékhez tartozó párlófüvek (Agrimonia) és gyömbérgyökerek (Geum), az érdeslevelűek családjának koldustetű (Lappula) fajai, buzérfélék rokonságának faja, a ragadós galaj (Galium aparine) az ernyősök közé tartozó vadmurok (Daucus carota) és a tüskemag- (Torilis) fajok, a pázsitfüvekhez tartozó átoktüske (Cenchrus) és tövisperje (Tragus), valamint a farkasfogak (Bidens) és szerbtövisek (Xanthium) amelyek szintén fészkesek.

 

Változatok egy témára: A. – az apró lucerna termései, B. – a varázslófű termései, C. – a szerbtövis termése, D. – a sarlóboglárka terméságazatai.

 

Különböző növénycsaládok tehát a tépőzárat egymástól függetlenül is „feltalálták. Az elv mindannyiuknál ugyanaz, de a technikai megvalósítás jelentős eltéréseket mutat. Csupán a véletlenen múlt, hogy az ember figyelmét éppen a bojtorján hívta fel erre az egyszerű és nagyszerű eszközre.

Az érdeklődők többet megtudhatnak az emlősszőrök speciális alaktanáról, a  Magyar Természettudományi Múzeum kiadásában a napokban megjelent A magyar emlősfauna szőrtani kézikönyve' című kötetből.

 

 

Hangyakenyerek

A magterjesztés a növényi élet egyik alapvető fontosságú jelensége, amely vonatkozásában a különböző növénycsoportokban számos különböző módszer alakult ki. Ezek egyike a myrmecochoria-nak nevezett jelenség, melynek során a mag köldökzsinórjából egy lipidekben és fehérjékben gazdag függelék (elaioszóma, magyarul: hangyakenyér) fejlődik, amely egyes hangyáknak ill. lárváiknak szolgál táplálékul.

A hangyakenyér eltávolításáig ill. lebomlásáig – főleg olajtartalma és magas ozmótikus értéke miatt – gátolja a magvak csírázását. Hangyakenyeres magvakat elsősorban tavasszal virágzó növényfajoknál találunk, melyeknél a magvak érése a lombfakadás környékén történik. Amikor a télen kiéhezett hangyakolóniák túlélői az áttelelés után elkezdik nevelni az új nemzedék lárváit a hangyák az elaioszómákat részben saját táplálékigényük fedezésére, másrészt a fejlődő hangyalárvák táplálására használják. Az elaioszómás magvakat a fészkükhöz szállítják majd a hangyakenyér elfogyasztása után a „szemétdombjukra” cipelik, és mint számukra haszontalan terméket otthagyják. Ez a stratégia lehetővé teszi bizonyos  növényfajok számára, hogy a hangyák mozgáskörzetén belül  olyan új élőhely területekre kerüljenek, amelyet a hangyák a fészkük környékén „felástak” vagy szemétlerakóként „megtrágyáztak”. A csirázásgátló elaioszóma eltűnése után, ha egyéb feltételek adottak a mag az új élőhelyen csírázásnak indul.

Lengyel és munkatársai (2010) szerint a myrmecochoria jellemző legalább 11 000 növényfajra (azaz az összes magvas növényfaj mintegy 4,5% -ára), a 334 nemzetség mintegy 2,5% -ára és az összes zárvatermő család 17%-ára. A myrmecochoria legalább 101, de akár 147 egymástól független esetben megjelent a virágos növények evolúciója során és számottevően hozzájárult a fajképződéshez.

Az idén végre sikerült fényképeznem két ritka faj elaioszómás magjait:

Kakasmandikó (Erythronium dens-canis) hangyakenyeres magvai



A vetővirág (Sternbergia colchiciflora) magjai és a maggyűjtő hangya (Messor struktor) (a rovarfaj azonosítását Voigt Wilfriednek köszönöm)

Hivatkozás:

Lengyel, S., Gove, A. D., Latimer, A. M., Majer, J. D., & Dunn, R. R. (2010): Convergent evolution of seed dispersal by ants, and phylogeny and biogeography in flowering plants: a global survey. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 12(1): 43–55.

Cikk a vetővirág magjait terjesztő hangyákról

Elérhetővé vált online a vetővirág magjait terjesztő hangyákról írt cikkünk elfogadott kézirata a North-Western Journal of Zoology című folyóirat honlapján.

A szerkesztés nélküli elfogadott kézirat letölthető innen.

A magvak hangyák általi terjesztése (myrmecochoria) evolúciós, ökológiai és természetvédelmi szempontból egyaránt jelentős. Számos növényfaj magjain tápanyagokban gazdag függelék (elaioszóma azaz olajtest) található, amely vonzó bizonyos hangyák számára (ezért hívják magyarul találóan hangyakenyérnek vagy hangyakalácsnak). A fajok többsége esetében ez elaioszómák jelenlétéből következtettek arra, hogy myrmecochór terjesztésűek, de a legtöbb növényfaj esetében nem állnak rendelkezésre információk arról, hogy mely hangyafajok vesznek részt a magvak terjesztésében.

2017-ben, termésérlelés idején (áprilisban és májusban) vizsgáltuk Sternbergia colchiflora magjait terjesztő hangyákat. Összesen 5 hangyafajt találtunk, amelyek hét magyarországi lelőhelyen vettek részt a magvak terjesztésében. Adataink arra engednek következtetni, hogy az hangyák által közvetített magterjesztés a vetővirág esetében nem fajspecifikus kölcsönhatás. Két Lasius-faj, a Lasius alienus dolomit alapkőzeten és L. bombicina löszön tűnik ideálisnak, hiszen mindkettő domináns és tömeges, továbbá a magérés időszaka megegyezik a lárváik biomassza-növekedésének csúcsával. Adataink alapján, más hangyafajok is terjeszthetik a faj magjait, azonban ezek a kölcsönhatások kevésbé optimálisak, mert a lárvák növekedésének legfőbb időszaka megelőzi a S. colchiciflora magjainak érését.

 



A Sternbergia colchiciflora magjai (A) és terjesztőik: B – Lasius alienus (Várpalota-Inota). C – Camponotus piceus (Tihany). Fényképezte: A–B: Molnár V. A., C –Mészáros András. Méretvonal: 10 milliméter.

 Abstract

Ant-plant interactions such as myrmecochory, i.e. mutualistic, ant mediated seed dispersal, are interesting in evolutionary biology, ecology and conservation. Many plant species are known to have developed nutrient-rich attachments to seeds (elaiosomes) in order to attract ants. This interaction is obligatory and essential for the plant, hence a better understanding of the details of this association is essential for successful conservation. We studied myrmecochorous seed dispersal in the rare and threatened plant species, Sternbergia colchiciflora Waldst. & Kit., in which the presence of ant-attracting elaiosomes has long been known, however, no further details on ant-mediated seed dispersal is available. We studied myrmecochorous associations between S. colchiflora and local ant species in 27 Hungarian and 3 Serbian localities during the fruiting season (April and May 2017). We found five ant species to exhibit seed removal behavior in seven Hungarian localities. Our paper provides the first data on the myrmecochorous seed dispersal of S. colchiciflora. Our data suggest that ant-mediated seed dispersal is not a species-specific interaction in S. colchiciflora. Two species, Lasius alienus on dolomite bedrock and L. bombycina on loess substrate, appeared to be ideal agents in seed dispersal, as both of them are dominant and abundant on the sites with certain bedrock properties and seed maturity coincides with their larval biomass peak. Our study also suggests that other ant species can also disperse seeds, however, these interactions are less optimal, because their main larval biomass production precedes S. colchiciflora seed maturity, hence, their foraging activity declines by this time.

Hivatkozás

Molnár V. A., Mészáros A., Csathó A.I., Balogh G., Csősz S. (2018): Ant species dispersing the seeds of the myrmecochorous Sternbergia colchiciflora (Amaryllidaceae). – North-Western Journal of Zoology e177101

Orchidea, melynek magjait madarak terjesztik

Az orchideák nagy számban termelődő és igen apró és tartalék tápanyag nélküli magvai általában szél útján terjednek. Ugyanakkor vannak olyan fajok is amelyek olyan zárt lombkoronaszintű erdőkben fordulnak elő, ahol alig fúj a szél. Japán kutatók a közelmúltban – kameracsapdák használatával – mutatták ki, hogy a Cyrtosia septentrionalis nevű, mikoheterotróf életmódú orchideafaj télen érő terméseit legalább 4 madárfaj (japán berkiposzáta – Cettia diphone, barnafülű bülbül – Hypsipetes amaurotis, halvány rigó – Turdus pallidus és szajkó – Garrulus glandarius) fogyasztja. A faj termései jelentősen különböznek az orchideák körében megszokottaktól: a termések fala húsos, éretten élénk piros színű, belsejében pedig cukortartalmú pép található. Ugyanakkor maghéja fásodik, ami védelmet nyújt a madár emésztőrendszerével szemben.

A szerzők úgy vélik, hogy ennek az alternatív magterjesztési stratégiának a kialakulása is hozzájárulhatott az orchideák evolúciós sikeréhez.

Tökéletesen egyetértve ezzel a megállapítással, hozzáteszem, hogy érdemes lesz másutt (más földrészeken is) utánanézni az erdőkben élő, húsos termésű orchideafajoknak. Első körben annak kellene utánajárni, hogy mely fajoknak vannak piros(as) színű termései, majd azokat részletes vizsgálat alá vonni.

 

Két tippem mindenesetre van: nem lennék meglepődve, ha a szintén árnyas erdőkben élő, mikoheterotróf észak-amerikai korallgyökér fajok magjait is terjesztenék madarak...

 

Csíkos korallgyökér (Corallorhiza striata) termései … - J. R. Manhart felvétele - a kép forrása

Foltos korallgyökér (Corallorhiza maculata) termései … - a kép forrása

 Irodalom

Suetsugu, K., Kawakita, A. & Kato, M. (2015): Avian seed dispersal in a mycoheterotrophic orchid Cyrtosia septentrionalis. – Nature Plants 1(5): e15052. DOI: 10.1038/NPLANTS.2015.52

Fák, rágcsálók, méhek és orchideák: hogyan működik a természet?

Tegnap (2015. szeptember 8.) este 8 órai kezdettel vetítette a Spektrum televízió a ‘Hogyan működik a természet?’ (How nature works) című, 2012-ben készült kétrészes film első epizódját.

A film ismertetője: 

Szerte a világon, még a legvalószínűtlenebb helyeken is van élet a Földön. A legpáratlanabb élőhelyeken, erdőktől az óceánokig,az élet folyamatosan gyarapszik. Az élet határozza meg bolygónkat, de a mai napig rejtély övezi, hogyan is képes fejlődni. Új tudományos felfedezések megmutatják, hogy milyen bonyolult mechanizmusok, valószínűtlen kapcsolatok, bizarr viselkedési stratégiák teszik ezt lehetővé bolygónkon. Páratlan felvételek ábrázolják, hogy az élővilág bámulatosan tekervényes, egyben sérülékeny is. Megértve ezeket a bonyolult összefüggéseket,megfelelő döntést tudunk hozni abban, hogy megvédjük ökoszisztémánkat a jövőnk érdekében.

Nos, ebben a filmben láttam egy tankönyvbe illő orchideás példát

A paradió (másnéven: brazil dió, Bertholletia excelsa) Dél-Amerikában honos, hatalmas termetűre megnővő fafaj. Rendkívül kemény héjú terméseit csak az aguti (Dasyprocta leporina) képes igen erős fogaival felnyitni. Ennek a rágcsálónak az étlapján fontos szerepet játszik a paradió tápláló magja, de az egy termésben található 20–25 magot nem tudja egyszerre elfogyasztani, ezért a felesleget elrejti. A magok egy része – távol az anyanövénytől – kicsírázik és fejlődésnek indul. Az aguti tehát nélkülözhetetlen a paradió magjainak terjesztéséhez, s így a paradió fennmaradásához. De a paradiónak ahhoz, hogy magokat érlelhessen szüksége van más élőlények segítségére is. Virágait csak nagy termetű, erős hártyásszárnyúak képesek megporozni, például bizonyos orchidea-méhek (Euglossa) nőstényei. Ám e méhek szaporodásához egy újabb növény jelenléte szükséges, nevezetesen orchideáé. Az orchidea-méhek hímjei – erre a célra módosult lábaik segítségével – Catasetum és Stanhopea orchideák virágairól gyűjtik a nőstények elcsábításához szükséges olajos ’parfüm’-öt, amely szexuális feromonokat tartalmaz. Ily módon kapcsolódik egymáshoz az amazóniai őserdőkben kulcsontosságú szerepet játszó óriásfa, egy rágcsáló emlős, hártyásszárnyú rovarok és epifiton orchideák fennmaradása.  

A paradióról és az agutiról szóló részlet Attenbourogh: A növények magánélete című filmjéből megtekinthető az alábbi képre kattintva:

 

A paradió virágainak megporzását bemutató film (by Rogério Gribel and Aldenora L. Queiróz) megtekinthető az alábbi képre kattintva:

  

További olvasnivaló:

Peres CA & Baider C 1997: Seed dispersal, spatial distribution and population structure of Brazilnut trees (Bertholletia excelsa) in southeastern Amazonia. – Journal of Tropical Ecology 13: 595–616.

Motta Maués M . 2002: Reproductive phenology and pollination of the brazil nut tree (Bertholletia excelsa Humb. & Bonpl. Lecythidaceae) in Eastern Amazonia. In: Kevan P & Imperatriz Fonseca VL (eds): Pollinating Bees - The Conservation Link Between Agriculture and Nature. - Ministry of Environment / Brasília. pp.: 245–254.