Когда помидор питается, каннибализм — лучший вариант.«Это часто начинается с того, что одна гусеница кусает другую в спину, которая затем сочится. И оттуда идет вниз, — говорит профессор интегрированной биологии Университета Висконсин-Мэдисон Джон Оррок, автор нового исследования, опубликованного 10 июля в журнале Nature Ecology.
Эволюция, которая исследует, как растения, защищаясь от хищничества насекомых, могут побуждать насекомых становиться каннибалами.«В конце дня кого-то съедают», — говорит он.Все началось с того, что Оррок задался вопросом, может ли растение помидора когда-либо быть настолько ужасным на вкус, что травоядное животное, которое обычно жует его зеленые листья, вместо этого повернулось бы к своему приятелю и начну было есть его или ее.«Известно, что многие насекомые становятся каннибалистами, когда дела идут плохо», — говорит Оррок.
Итак, Оррок, его постдокторант Брайан Коннолли и Энтони Китчен, студент-бакалавр лаборатории, разработали серию экспериментов, чтобы проверить свою идею, используя растения томатов и вид гусениц, называемый совком.«Комнатные черви — важные сельскохозяйственные вредители, отчасти потому, что они могут питаться различными растениями», — говорит Коннолли. «И ранняя, влиятельная работа, описывающая реакцию растений на нападения травоядных, использовала томатную и свекольную совку.
Мы основываемся на этой работе здесь».В отличие от животных, которые могут убежать от голодных хищников, растения укореняются на месте. Однако, когда нависает опасность, многие растения могут производить защитные химические вещества, предназначенные для отпугивания нападающих, такие как химический метилжасмонат.
Подобно химическому крику, другие растения могут обнаруживать переносимые по воздуху вещества, выделяемые соседними растениями, такие как метилжасмонат, и начинать вкладывать средства в свою защиту на случай, если они станут следующими в меню травоядного животного.Чтобы проверить влияние защиты растений на поведение травоядных, исследователи опрыскали растения томатов в пластиковых контейнерах либо контрольным раствором, либо метилжасмонатом в различных концентрациях — низкой, средней и высокой — а затем добавили по восемь личинок гусениц в каждый контейнер. . Они подсчитали количество гусениц, оставшихся каждый день, чтобы определить, сколько было съедено, и через восемь дней они взвесили, сколько растительного материала удалось сохранить каждой экспериментальной группе.
В контрольной группе и группе обработки с более низкой концентрацией гусеницы съели все растение перед тем, как превратиться в каннибализм, но растения, обработанные самым высоким уровнем метилжасмоната, остались в основном нетронутыми. Гусеницы, живущие с хорошо защищенными растениями, стали каннибалами гораздо раньше, чем их листоеды, получившие доступ к менее хорошо защищенным растениям.«Эти парни не только становятся хищниками, что является победой для растения, они получают много еды, поедая друг друга», — говорит Оррок. «Мы нашли способ защиты растений, который раньше никто не ценил».«Это ужасно и жутко, — добавляет Коннолли, — но это передача энергии».
Во втором эксперименте, проведенном Орроком во время творческого отпуска в Университете Содружества Вирджинии, он добавил одну личинку гусеницы в контейнеры, содержащие листья растений, которые не были опрысканы метилжасмонатом, или листья растений, опрысканных умеренным уровнем химического вещества. В некоторые контейнеры он также добавил свежезамороженных и размороженных гусениц, которые оказались живыми.
Было важно убедиться, что быстро замороженные гусеницы выглядят достаточно заманчиво, чтобы служить потенциальной пищей для живой гусеницы, но на самом деле они не были живыми, чтобы потреблять растительный материал.И снова гусеницы, имеющие доступ только к хорошо защищенным листьям растений и похожие на мертвые гусеницы, обратились к каннибализму раньше, чем гусеницы, для которых были доступны менее неприятные листья растений, и они ели гораздо меньше листового материала.«С точки зрения растений, это довольно приятный результат — натравить травоядных друг на друга», — говорит Оррок. «Каннибалы не только приносят пользу растению, поедая травоядных, но и каннибалы не испытывают особого аппетита к растительному материалу, предположительно потому, что они уже насытились от поедания других гусениц».
Гусеницы-каннибалы на защищаемых растениях росли с той же скоростью, что и гусеницы, получив доступ к незащищенным растениям, которые потребляли доступный им растительный материал, прежде чем обратились к каннибализму. Между тем, гусеницы, размещенные на хорошо защищенных растениях и без свежих тушек гусениц, ели меньше растительного материала и имели очень низкие темпы роста.
«Следующий шаг в этой работе — выяснить, замедлит ли ускоренный каннибализм или увеличит скорость распространения патогенов насекомых», — говорит Оррок, который говорит, что исследователи также надеются лучше понять, так ли быстро гусеницы обращаются к каннибализму. когда они не попали в ловушку с одним растением, как в лаборатории.Несмотря на это, говорит Оррок, «исследования показывают, что нам, возможно, нужно дать растениям немного больше уважения. Вместо того, чтобы быть настенными цветами, которые сидят и ждут, когда возникнет жизнь, растения реагируют на окружающую среду с помощью мощной защиты, и эта защита повышает вероятность гусениц. есть других гусениц ".