Когда (обычно) гусеница-вегетарианка становится гусеницей-каннибалом, даже если осталось еще много растений, которые можно съесть?
Когда растение томата, которым он питается, делает каннибализм лучшим выходом.
«Это часто начинается с того, что одна гусеница кусает другую сзади, которая затем сочится. И оттуда все идет вниз», - говорит профессор интегрированной биологии Университета Висконсин-Мэдисон Джон Оррок, автор нового исследования, опубликованного в июле. 10 в Nature Ecology & Evolution, в котором исследуется, как растения, защищаясь от хищников, могут побуждать насекомых становиться каннибалами.
"В конце дня кого-нибудь съедят", - говорит он.
Все началось с того, что Оррок задался вопросом, может ли когда-либо растение помидора быть настолько ужасным на вкус, что травоядное животное, которое обычно жевало его зеленые листья, вместо этого поворачивалось к своему приятелю и начинало поедать его или ее.
"Известно, что многие насекомые становятся каннибалистами, когда дела идут плохо", - говорит Оррок.
Итак, Оррок, его постдокторский исследователь Брайан Коннолли и Энтони Китчен, студент бакалавриата в лаборатории, разработали ряд экспериментов, чтобы проверить свою идею, используя растения томата и разновидность гусеницы, называемую свекольной совкой.
«Свекольные совки являются важными сельскохозяйственными вредителями, отчасти потому, что они могут питаться различными растениями», - говорит Коннолли. «И в ранней влиятельной работе, описывающей реакцию растений на атаки травоядных, использовалась томатная и свекольная совка. Мы развиваем эту работу здесь».
В отличие от животных, которые могут убежать от голодных хищников, растения укореняются на месте. Однако, когда надвигается опасность, многие растения могут производить защитные химические вещества, предназначенные для сдерживания нападающих, например химический метилжасмонат. Подобно химическому крику, другие растения могут обнаруживать переносимые по воздуху вещества, выделяемые соседними растениями, такие как метилжасмонат, и начинают инвестировать в свою собственную защиту на случай, если они окажутся следующими в меню травоядных.
Чтобы проверить влияние средств защиты растений на поведение травоядных, исследователи опрыскивали растения томатов в пластиковых контейнерах либо контрольным раствором, либо метилжасмонатом в различных концентрациях - низкой, средней и высокой, - а затем добавили восемь личинок гусениц. к каждому контейнеру. Они подсчитывали количество гусениц, оставшихся каждый день, чтобы определить, сколько гусениц было съедено, а через восемь дней они взвешивали, сколько растительного материала удалось сохранить каждой экспериментальной группе..
В контрольной группе и группе с более низкой концентрацией гусеницы съели все растение, прежде чем перейти к каннибализму, но растения, опрысканные метилжасмонатом в самых высоких дозах, остались в основном нетронутыми. Гусеницы, живущие с хорошо защищенными растениями, стали каннибалами гораздо раньше, чем их листоядные собратья, имеющие доступ к менее защищенным растениям.
«Эти парни не только становятся хищниками, что является победой для растения, они получают много еды, поедая друг друга», - говорит Оррок. «Мы наткнулись на способ защиты растений, который раньше никто не ценил».
«Это ужасно и жутко, - добавляет Коннолли, - но это передача энергии».
Во втором эксперименте, который Оррок провел во время творческого отпуска в Университете Содружества Вирджинии, он поместил одну личинку гусеницы в контейнеры с листьями растений, которые не были опрысканы метилжасмонатом, или содержащие листья растений, опрысканных умеренным уровнем метилжасмоната. хим. В некоторые контейнеры он также добавил свежезамороженных и размороженных гусениц, которые оказались живыми. Было важно убедиться, что замороженные гусеницы выглядят достаточно привлекательно, чтобы служить потенциальной едой для живой гусеницы, но на самом деле не были живыми, чтобы потреблять растительный материал.
И снова гусеницы, имевшие доступ только к хорошо защищенным листьям растений и живым мертвым гусеницам, обратились к каннибализму раньше, чем гусеницы, для которых были доступны менее опасные листья растений, и они съели гораздо меньше листового материала.
«С точки зрения растения, это довольно приятный результат, натравливающий травоядных друг на друга», - говорит Оррок. «Каннибалы не только приносят пользу растению, поедая травоядных, но и не имеют такого большого аппетита к растительному материалу, по-видимому, потому, что они уже сыты от поедания других гусениц».
Гусеницы-каннибалы на защищенных растениях росли с той же скоростью, что и гусеницы, получившие доступ к незащищенным растениям, которые потребляли доступный им растительный материал, прежде чем перейти к каннибализму. Между тем, гусеницы, содержавшиеся с хорошо защищенными растениями и без свежих трупов гусениц, ели меньше растительного материала и имели очень низкие темпы роста..
«Следующий шаг в этой работе - выяснить, замедлит ли ускоренный каннибализм скорость распространения патогенов насекомых», - говорит Оррок, который говорит, что исследователи также надеются лучше понять, являются ли гусеницы такими же быстро обращаются к каннибализму, когда они не пойманы в ловушку ни одним растением, как это было в лаборатории.
Независимо от того, говорит Оррок, «исследования показывают, что нам, возможно, следует отдать должное растениям. Вместо того, чтобы быть слабохарактерными, которые сидят и ждут, когда зародится жизнь, растения реагируют на окружающую среду с помощью мощной защиты, и эти защиты повышают вероятность того, что гусеницы поедают других гусениц».