Difese delle piante contro gli erbivori
Le piante si difendono dagli erbivori con ferite meccaniche, barriere, metaboliti secondari e attrazione di parassitoidi.
Obiettivi di apprendimento
Identificare le risposte di difesa delle piante dagli erbivori
Punti chiave
Punti chiave
- Molte piante hanno barriere impenetrabili, come corteccia e cuticole cerose, o adattamenti, come spine e aculei, per proteggersi dagli erbivori.
- Se gli erbivori violano le barriere di una pianta, la pianta può rispondere con metaboliti secondari, che sono spesso composti tossici, come il cianuro di glicole, che possono danneggiare l’erbivoro.
- Quando attaccato da un predatore, il tessuto vegetale danneggiato rilascia ormoni jasmonati che promuovono il rilascio di composti volatili, attirando i parassitoidi, che usano, ed eventualmente uccidono, i predatori come insetti ospiti.
Risposte di difesa contro gli erbivori
Gli erbivori, sia grandi che piccoli, usano le piante come cibo e le masticano attivamente. Le piante hanno sviluppato una varietà di strategie per scoraggiare o uccidere gli aggressori.
Difese meccaniche
La prima linea di difesa nelle piante è una barriera intatta e impenetrabile composta da corteccia e cuticola cerosa. Entrambe proteggono le piante dagli erbivori. Altri adattamenti contro gli erbivori includono gusci duri, spine (rami modificati) e aculei (foglie modificate). Essi scoraggiano gli animali causando danni fisici o inducendo eruzioni cutanee e reazioni allergiche. Alcune specie di alberi di Acacia hanno sviluppato relazioni mutualistiche con colonie di formiche: offrono alle formiche un riparo nelle loro spine cave in cambio della difesa delle foglie dell’albero da parte delle formiche.
Acacia collinsii: Le grandi stipole spinose dell’Acacia collinsii sono cave e offrono rifugio alle formiche, che in cambio proteggono la pianta dagli erbivori.
Foglie modificate su un cactus: Le spine sulle piante di cactus sono foglie modificate che agiscono come una difesa meccanica contro i predatori.
Difese chimiche
La protezione esterna di una pianta può essere compromessa da danni meccanici, che possono fornire un punto di ingresso per gli agenti patogeni. Se la prima linea di difesa viene violata, la pianta deve ricorrere a un’altra serie di meccanismi di difesa, come tossine ed enzimi. I metaboliti secondari sono composti che non derivano direttamente dalla fotosintesi e non sono necessari per la respirazione o la crescita e lo sviluppo della pianta.
Molti metaboliti sono tossici e possono anche essere letali per gli animali che li ingeriscono. Alcuni metaboliti sono alcaloidi, che scoraggiano i predatori con odori nocivi (come gli oli volatili di menta e salvia) o sapori repellenti (come l’amarezza del chinino). Altri alcaloidi colpiscono gli erbivori causando una stimolazione eccessiva (la caffeina è un esempio) o la letargia associata agli oppioidi. Alcuni composti diventano tossici dopo l’ingestione; per esempio, il cianuro di glicole nella radice di manioca rilascia cianuro solo dopo l’ingestione da parte dell’erbivoro. I guanti di volpe producono diverse sostanze chimiche mortali, cioè glicosidi cardiaci e steroidei. L’ingestione può causare nausea, vomito, allucinazioni, convulsioni o morte.
Foxgloves: I guanti di volpe producono diverse sostanze chimiche mortali, vale a dire glicosidi cardiaci e steroidei. L’ingestione può causare nausea, vomito, allucinazioni, convulsioni o morte.
Tempistica
Le ferite meccaniche e gli attacchi dei predatori attivano meccanismi di difesa e di protezione nel tessuto danneggiato e suscitano una segnalazione a lunga distanza o l’attivazione di meccanismi di difesa e di protezione in siti più lontani dal luogo della ferita. Alcune reazioni di difesa si verificano in pochi minuti, mentre altre possono richiedere diverse ore. Inoltre, la segnalazione a lunga distanza suscita una risposta sistemica volta a scoraggiare i predatori. Quando il tessuto è danneggiato, i jasmonati possono promuovere la sintesi di composti che sono tossici per i predatori. I jasmonati stimolano anche la sintesi di composti volatili che attirano i parassitoidi: insetti che passano le loro fasi di sviluppo in o su un altro insetto, uccidendo alla fine il loro ospite. La pianta può attivare l’abscissione del tessuto ferito se è danneggiato oltre la riparazione.