30.05.2011

Для защиты от животных растения создали семена со сверхпрочной кожурой

Семена Mezzettia parviflora, одного из родственников сметанного дерева, рассчитаны на атаки самых разных животных, от долгоносиков до обезьян. Ключ к питательным семенам удалось подобрать только орангутангам, да и тем приходится при этом выкладываться по максимуму.

Перед растениями стоит одна специфическая проблема: как защитить свои семена от поедания и при этом сделать так, чтобы семя могло прорасти. От хищников можно уберечься толстой кожурой, но если увлечься, то можно создать кожуру такой толщины, что через неё не пробьётся прорастающий побег.

Британские исследователи из Оксфордского университета изучали, как растения решают дилемму между защитой и размножением, на примере Mezzettia parviflora из семейства анноновых (к которым относится, например, сметанное дерево). В статье, опубликованной в издании Journal of the Royal Society Interface, они подробно анализируют клеточное строение и механические характеристики этого дерева и его семян.

M. parviflora растёт в окружении самых разных охотников полакомиться его семенами — от жуков-долгоносиков до орангутангов. Исследования показали, что форма и ориентация клеток, формирующая кожуру-броню, защищает их от разрушения любым охотником, будь то долгоносик, белка или обезьяна. Структура семени такова, что у него почти нет слабых мест, и его прочность близка к тому пределу, который уже будет непреодолим для тургорного давления (за счёт него прорастающий побег вскрывает кожуру изнутри). С точки зрения механики, по словам учёных, растение добилось удивительного баланса между твёрдостью, жёсткостью и вязкостью коры семени. Даже если суметь чуть надколоть семя, это не приведёт к увеличению трещины и расколу: клеточная структура защищает его от растрескивания по всем направлениям, вдоль и поперёк.

В то же время, отмечают авторы, орангутанги умудрились найти единственное слабое место в кожуре M. parviflora, через которое при прорастании пробивается побег. При этом обезьянам приходится изрядно напрягать свои челюсти: сила, с которой орангутанг грызёт семена M. parviflora, равна весу примерно шести человек, одновременно вставших на это сверхпрочное семя. Такая сверхпрочность защищает будущий побег от других обезьян (к примеру, гиббонов), у которых нет столь мощных зубов.

Необходимо отметить, что это первое исследование, имеющее целью проследить столь необычную эволюционную «гонку вооружений» между растениями и животными и одновременно оценить механические степени защиты растительных семян от поедания.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА