http://elementy.ru/problems/693В 1980-е годы в Южной Африке стало популярным разведение этих антилоп на фермах, где их содержали в загонах. Тогда же в периоды засухи наблюдалась массовая гибель антилоп в неволе: на некоторых фермах погибли тысячи животных. При этом в загонах плотность популяции антилоп была не сильно больше, чем в дикой природе, животные имели постоянный доступ к воде и среди них не было эпидемий. В периоды гибели в загонах оставалось достаточно пищи — в том числе листьев на акациях, которыми питались антилопы. В дикой природе в эти же периоды уровень смертности антилоп был намного ниже.
Зоологу Вутеру ван Ховену (Wouter van Hoven) ключ к отгадке дали наблюдения за жирафами: он заметил, что жирафы недолго кормятся у одной акации и быстро переходят к растениям, расположенным на некотором расстоянии, причем они предпочитают двигаться против ветра.
Вскрытие погибших животных показало, что некоторые из них погибли от острого отравления (в том числе от некроза печени), а большинство — от истощения.
Было установлено, что животные погибали от отравления танинами (иногда это слово пишут с двумя «н»: «таннины»). Танины — полифенольные соединения растительного происхождения; они придают растениям терпкий, вяжущий вкус (например, их много в незрелых плодах хурмы). Одно из основных свойств танинов — их способность прочно связывать белки и другие органические вещества (углеводы, некоторые аминокислоты). Воздействие танинов на пищеварение жвачных очень сложное и многообразное. В небольшой концентрации они даже могут способствовать усвоению белков, связывая их в рубце и повышая перевариваемость и всасывание в кишечнике. Но когда концентрация танинов превышает некий критический (свой для каждого вида жвачных) предел, усвоение пищи затрудняется. Съеденная пища переваривается и всасывается все хуже и хуже — танины блокируют работу пищеварительных ферментов, не дают всасываться некоторым важным аминокислотам, повреждают слизистую оболочку кишечника. В результате при кажущемся обилии пищи животное получает слишком мало белка и гибнет от истощения. А некоторые танины сами могут всасываться в кровь и повреждать внутренние органы — печень и почки.
Концентрация танинов в растениях одного вида может сильно различаться в зависимости от условий. Например, в выросшем на бедной почве растении может оказаться вдвое больше танинов, чем в выросшем на плодородной. Содержание танинов обычно повышается в засушливых условиях.
Но почему же антилопы погибли только в загонах? И причем тут жирафы?
Выяснилось, что многие растения (в том числе акации Acacia nilotica, которыми питались куду) в ответ на механическое повреждение могут быстро и резко увеличивать содержание танинов в листьях. После того, как антилопа начинает общипывать акацию, содержание танинов в некоторых частях ее кроны может увеличиться вдвое за 15-30 минут! Животные в природных условиях, «зная» об этом (или просто чувствуя изменение вкуса листьев), быстро переходят от одного куста к другому.
Более того — выяснилось, что при общипывании одной акации содержание танинов увеличивается и в соседних, неповрежденных деревьях. Общипанное травоядными дерево выделяет растительный гормон-газотрансмиттер — этилен. На соседние растения он действует как сигнал опасности, заставляя их «заранее» повысить содержание защитных веществ. Вот почему жирафы предпочитают двигаться против ветра и общипывают не все кусты подряд, а только «каждый десятый».
Двигаясь по большой территории и питаясь то в одной роще акаций, то в другой, антилопы избегают отравления. В загоне, где их плотность (хоть и не сильно) превышала природную, антилопы были лишены возможности мигрировать, общипывали одни и те же растения и довели концентрацию танинов в них до токсичной. А трава в сухой сезон слишком малопитательна и не обеспечивает нужного количества белков.
Давно и хорошо было известно, насколько разнообразными способами растения могут защищаться от травоядных животных. А вот что стало выясняться сравнительно недавно — это то, насколько растения хорошо «чувствуют ситуацию» и приспосабливаются к ней. Многие их защитные приспособления оказались индуцируемыми — они в полную силу «раскручиваются» только в тех условиях, когда дают реальную выгоду. Ведь любая защита не бесплатна для растения — на нее надо тратить энергию и материал. Оказалось, что даже колючки (см. фото) у акаций в отсутствие крупных травоядных вырастают менее длинными и толстыми.
Реальная ситуация (и с этиленом, и с антилопами, и с защитой растений) оказалась гораздо сложнее, чем можно было предполагать. Например, недавно выяснилось, что у многих насекомых при поедании растений со слюной выделяется вещество, которое позволяет растениям почувствовать, что это именно насекомые его объедают, а не ветер и не козы срывают листья. В ответ растение «зовет на помощь полицию»: выделяет сложную смесь веществ, среди которых есть аттрактанты, привлекающие паразитоидов — ос и наездников, способных расправиться с гусеницами-обжорами.
А что же животные? Они, конечно, тоже не лыком шиты. Травоядные млекопитающие, например, пытаются нейтрализовать танины, повышая содержание особых богатых пролином белков в слюне (они связывают танины до их попадания в желудок). До поры до времени (пока танинов не слишком много) это оправдывает себя. Ну, а некоторые насекомые настолько приспосабливаются к ядам растений, что могут накапливать их и использовать для защиты от хищников. В общем, растения и животные вовсю манипулируют друг другом.
Поучительны и очень интересны в этом отношении исследования защитных приспособлений другой африканской акации — Acacia drepanolobium. Эта акация, как и многие южноамериканские виды, не полагается целиком на химию. Она образует особые вздутые шипы — домации, в которых могут устраивать свои гнезда муравьи-симбионты. Подкармливая муравьев нектаром из экстрафлоральных нектарников и привлекая готовыми «квартирами», растение обеспечивает защиту от травоядных: агрессивные муравьи нападают на любое крупное животные. Особенно эффективно они отпугивают слонов, наиболее сильно повреждающих деревья и в то же время наиболее чувствительных к укусам. Так вот, когда ученые огородили несколько деревьев проволокой под током и сделали их недоступными для травоядных, деревья стали «скупиться» — перестали вырабатывать нектар и отращивать полые шипы. Колонии «хороших» муравьев (Crematogaster mimosae) сократили численность, и на смену им пришли «плохие» муравьи (Crematogaster sjostedti). Эти муравьи не отпугивают жуков-усачей, чьи личинки прогрызают ходы в древесине акации; в этих ходах и гнездятся «муравьи-паразиты». Некоторые деревья в результате гибнут, так что «скупой платит дважды». Дальнейшие исследования той же группы показали (ссылки по теме и недавняя статья), насколько сложны и неоднозначны отношения акаций и четырех видов муравьев, способных «оккупировать» отдельные деревья.
Все эти сложные отношения приходится учитывать не только для того, чтобы обеспечить полноценным кормом наших коз или коров и добиться хорошей продукции мяса и молока. Они показывают, как мало мы еще знаем о факторах, управляющих экосистемами, и как самонадеянно было бы во многих случаях пытаться что-то в них «улучшить».
Это сообщение отредактировал barsik - 6.11.2014 - 22:19