Pflanzenabwehr gegen Pflanzenfresser
Pflanzen verteidigen sich gegen Pflanzenfresser mit mechanischer Verwundung, Barrieren, sekundären Stoffwechselprodukten und der Anziehung von Parasitoiden.
Lernziele
Identifizieren Sie pflanzliche Abwehrreaktionen gegen Pflanzenfresser
Schlüsselergebnisse
Schlüsselpunkte
- Viele Pflanzen haben undurchdringliche Barrieren, wie Rinde und wachsartige Cuticula, oder Anpassungen, wie Dornen und Stacheln, um sich vor Pflanzenfressern zu schützen.
- Wenn Pflanzenfresser die Barrieren einer Pflanze durchbrechen, kann die Pflanze mit sekundären Stoffwechselprodukten reagieren, bei denen es sich oft um giftige Verbindungen wie Glykolcyanid handelt, die den Pflanzenfresser schädigen können.
- Wenn ein Raubtier angreift, setzt geschädigtes Pflanzengewebe Jasmonat-Hormone frei, die die Freisetzung flüchtiger Verbindungen fördern und Parasitoide anlocken, die die Raubtiere als Wirtsinsekten nutzen und schließlich töten.
Verteidigungsreaktionen gegen Pflanzenfresser
Kleine und große Pflanzenfresser nutzen Pflanzen als Nahrung und fressen sie aktiv an. Pflanzen haben eine Vielzahl von Strategien entwickelt, um Angreifer abzuschrecken oder zu töten.
Mechanische Verteidigung
Die erste Verteidigungslinie der Pflanzen ist eine intakte und undurchdringliche Barriere, die aus Rinde und einer wachsartigen Cuticula besteht. Beide schützen die Pflanzen vor Pflanzenfressern. Weitere Anpassungen gegen Pflanzenfresser sind harte Schalen, Dornen (modifizierte Äste) und Stacheln (modifizierte Blätter). Sie schrecken Tiere ab, indem sie physische Schäden verursachen oder Ausschläge und allergische Reaktionen hervorrufen. Einige Akazienarten haben eine wechselseitige Beziehung zu Ameisenkolonien entwickelt: Sie bieten den Ameisen Unterschlupf in ihren hohlen Dornen im Austausch für die Verteidigung der Blätter des Baumes durch die Ameisen.
Acacia collinsii: Die großen dornartigen Nebenblätter von Acacia collinsii sind hohl und bieten Ameisen Unterschlupf, die im Gegenzug die Pflanze vor Pflanzenfressern schützen.
Modifizierte Blätter an einem Kaktus: Die Stacheln an Kaktuspflanzen sind modifizierte Blätter, die als mechanische Abwehr gegen Fressfeinde dienen.
Chemische Abwehr
Der äußere Schutz einer Pflanze kann durch mechanische Beschädigung beeinträchtigt werden, was Krankheitserregern eine Eintrittspforte bieten kann. Wird die erste Verteidigungslinie durchbrochen, muss die Pflanze auf andere Verteidigungsmechanismen zurückgreifen, wie Toxine und Enzyme. Sekundärmetaboliten sind Verbindungen, die nicht direkt aus der Photosynthese stammen und nicht für die Atmung oder das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze notwendig sind.
Viele Metaboliten sind giftig und können für Tiere, die sie aufnehmen, sogar tödlich sein. Einige Stoffwechselprodukte sind Alkaloide, die Raubtiere durch einen unangenehmen Geruch (wie die ätherischen Öle von Minze und Salbei) oder einen abstoßenden Geschmack (wie die Bitterkeit von Chinin) abschrecken. Andere Alkaloide wirken auf Pflanzenfresser, indem sie entweder eine übermäßige Stimulation (wie Koffein) oder die mit Opioiden verbundene Lethargie hervorrufen. Einige Verbindungen werden erst nach dem Verzehr giftig; das in der Maniokwurzel enthaltene Glykolcyanid zum Beispiel setzt Cyanid erst nach dem Verzehr durch den Pflanzenfresser frei. Der Fingerhut produziert mehrere tödliche Chemikalien, nämlich Herzglykoside und Steroidglykoside. Der Verzehr kann zu Übelkeit, Erbrechen, Halluzinationen, Krämpfen oder zum Tod führen.
Fuchsschwänze: Fingerhüte produzieren mehrere tödliche Chemikalien, nämlich Herz- und Steroidglykoside. Der Verzehr kann zu Übelkeit, Erbrechen, Halluzinationen, Krämpfen oder zum Tod führen.
Timing
Mechanische Verletzungen und Raubtierangriffe aktivieren Abwehr- und Schutzmechanismen im geschädigten Gewebe und lösen weit entfernte Signale oder die Aktivierung von Abwehr- und Schutzmechanismen an weiter entfernten Stellen aus. Einige Abwehrreaktionen erfolgen innerhalb von Minuten, während andere mehrere Stunden dauern können. Darüber hinaus löst die Fernsignalisierung eine systemische Reaktion aus, die Raubtiere abschrecken soll. Wenn Gewebe geschädigt wird, können Jasmonate die Synthese von Verbindungen fördern, die für Fressfeinde giftig sind. Jasmonate lösen auch die Synthese von flüchtigen Verbindungen aus, die Parasitoide anlocken: Insekten, die ihre Entwicklungsstadien in oder auf einem anderen Insekt verbringen und schließlich ihren Wirt töten. Die Pflanze kann die Abszission von verletztem Gewebe aktivieren, wenn dieses irreparabel geschädigt ist.