Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Seed predator )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с Graminivore .
Клубничный агрегат аксессуар фрукты повреждена мыши едят семена ( семянки ).

Хищничество семени , часто упоминается как granivory , является одним из видов взаимодействия растений и животных , в которых granivores ( семенные хищники ) питаются семенами из растений в качестве основного или единственного источника питания, [1] , во многих случаях , оставляя семена поврежден и не жизнеспособный. Зерноядные животные встречаются у многих семейств позвоночных (особенно млекопитающих и птиц ), а также у беспозвоночных (в основном насекомых ); [2]таким образом, поедание семян происходит практически во всех наземных экосистемах. Хищничество семян обычно делится на две различные временные категории: хищничество до и после распространения, которые влияют на приспособленность родительского растения и рассредоточенного потомства (семян) соответственно. Снижение уровня хищничества до и после расселения может включать разные стратегии. Чтобы противостоять хищничеству семян, растения развили как физическую защиту (например, форму и прочность кожуры), так и химическую защиту ( вторичные соединения, такие как дубильные вещества и алкалоиды ). Однако по мере того, как растения развили защиту семян, хищники семян приспособились к защите растений (например, способность детоксифицировать химические соединения). Таким образом, много интересных примеров коэволюции. возникают из этих динамических отношений.

Семена и их защита [ править ]

Мышь ест семена
Дополнительная информация: Защита растений от травоядных и адаптация к хищникам.

Семена растений являются важным источником питания животных в большинстве экосистем. Семена содержат органы хранения пищи (например, эндосперм ), которые обеспечивают питательными веществами развивающийся зародыш растения ( семядоли ). Это делает семена привлекательным источником пищи для животных, поскольку они являются высококонцентрированным и локализованным источником питательных веществ по сравнению с другими частями растения.

Семена многих растений выработали различные защитные механизмы для сдерживания хищников . Семена часто содержатся внутри защитных структур или фруктовой мякоти, которые инкапсулируют семена, пока они не созреют. Другие физические средства защиты включают шипы, волосы, волокнистую оболочку семян и твердый эндосперм. Семена, особенно в засушливых районах, могут иметь слизистую оболочку, которая может склеивать почву с семенами, скрывая их от зерноядных. [3]

Некоторые семена содержат сильные химические соединения против травоядных. В отличие от физической защиты, химическая защита семян сдерживает потребление с помощью химикатов, которые токсичны или неприятны для зерноядных животных или препятствуют перевариванию семян. Эти химические вещества включают токсичные небелковые аминокислоты , цианогенные гликозиды , ингибиторы протеаз и амилазы и фитогемаглютинины . [1] Растения могут столкнуться с компромиссом между выделением средств на защиту и размером и количеством производимых семян.

Растения могут снизить серьезность поедания семян, делая семена пространственно или временно недоступными для зерноядных животных. Предполагается, что рассеяние семян от родительского растения снижает серьезность хищничества семян. [4] [5] Выщипывание семян является примером того, как популяции растений могут временно регулировать степень хищничества семян. Мастинг относится к согласованному обилию семян, за которым следует период нехватки семян. Эта стратегия может регулировать размер популяции семенных хищников.

Похищение семян против распространения семян [ править ]

Адаптации для защиты семян от хищников могут повлиять на способность семян прорастать и рассеиваться. Таким образом, адаптации против хищников часто возникают в виде набора адаптаций для определенного жизненного цикла семян. Например, растения чили избирательно отпугивают хищников семян млекопитающих и грибов с помощью капсаицина , который не препятствует диспергированию семян птиц [6] [7], поскольку вкусовые рецепторы птиц не связываются с капсаицином . Семена чили, в свою очередь, имеют более высокую выживаемость, если они проходят через желудок птицы, чем если они падают на землю. [8]

До и после разгона [ править ]

Поедание семян может происходить как до, так и после распространения семян. [9]

Предварительный разгон [ править ]

Хищничество семян перед распространением происходит, когда семена удаляются с родительского растения перед распространением, и чаще всего о нем сообщалось у беспозвоночных, птиц и зерноядных грызунов, которые срезают плоды непосредственно с деревьев и травянистых растений. Хищничество семян после распространения возникает после высвобождения семян из родительского растения. Птицы, грызуны и муравьи, как известно, являются одними из самых распространенных хищников после распространения семян. Более того, хищничество семян после распространения может происходить на двух противоположных стадиях: хищничество во время «семенного дождя» и хищничество в «банке семян». В то время как хищничество на семенном дожде происходит, когда животные охотятся на высвободившиеся семена, как правило, на уровне поверхности земли, хищничество на семенном банке происходит после того, как семена глубоко внедрились в почву. [1] Тем не менее, существуют важные хищники перед расселением позвоночных, особенно птицы и мелкие млекопитающие.

После разгона [ править ]

Поедание семян после распространения чрезвычайно распространено практически во всех экосистемах. Учитывая неоднородность как по типу ресурса (семена разных видов), так и по качеству (семена разного возраста и / или разный статус целостности или разложения) и местоположению (семена разбросаны и скрыты в окружающей среде), у большинства хищников после расселения есть универсальные привычки. [1] Эти хищники принадлежат к разным видам животных, таким как муравьи, жуки, крабы, рыбы, грызуны и птицы. Набор хищников после расселения семян значительно варьируется в зависимости от экосистемы. [1] Рассеивание семян - это первая независимая стадия жизни растения, таким образом, хищничество семян после распространения является первым потенциальным событием смертности и одним из первых биотических взаимодействий в жизненном цикле растения.

Различия [ править ]

Хищничество семян до и после расселения является обычным явлением. Хищники до расселения отличаются от хищников после расселения тем, что чаще всего являются специалистами, адаптированными к групповым ресурсам (на растении). Они используют определенные сигналы, такие как химический состав растений (летучие соединения), цвет и размер, чтобы найти семена, а их короткие жизненные циклы часто совпадают с производством семян растением-хозяином. Группы насекомых, содержащие множество хищников до распространения семян, включают Coleoptera , Hemiptera , Hymenoptera и Lepidoptera . [1]

Влияние на демографию растений [ править ]

Дополнительная информация: гипотеза Янцена-Коннелла.

Сложная взаимосвязь между хищничеством семян и демографией растений является важной темой интерактивных исследований растений и животных. Структура и размер популяции растений с течением времени тесно связаны с эффективностью, с которой хищники обнаруживают, потребляют и рассеивают семена. Во многих случаях эта взаимосвязь зависит от типа семенного хищника (специалист или универсал) или от конкретной среды обитания, в которой происходит взаимодействие. Роль семян хищничества на растительной демографии может быть вредной или в отдельных случаях , на самом деле полезных для популяций растений [ править ] .

Модель Янзена-Коннелла касается того, как плотность семян и их выживаемость реагируют на расстояние от родительского дерева и различную скорость хищничества семян. Предполагается, что плотность семян будет уменьшаться по мере увеличения расстояния от родительского дерева. Там, где семена наиболее многочисленны под родительским деревом, ожидается, что хищничество семян будет самым высоким. Прогнозируется, что по мере увеличения расстояния от родительского дерева количество семян и, следовательно, их хищничество будет уменьшаться по мере увеличения выживаемости семян. [4] [5]

Степень, в которой хищничество семян влияет на популяции растений, может варьироваться в зависимости от того, является ли вид растений безопасным или ограниченным по семенам. Если популяция ограничена безопасным участком, вероятно, что хищничество семян будет иметь небольшое влияние на успех популяции. В ограниченных популяциях безопасных участков увеличенное количество семян не приводит к увеличению пополнения рассады. Однако, если популяция ограничена семенами, хищничество семян имеет больше шансов отрицательно повлиять на популяцию растений, уменьшая пополнение всходов. Марон и Симмс [10]обнаружил, что популяции как с ограниченными безопасными участками, так и с ограничениями по семенам, зависят от среды обитания, в которой происходит истребление семян. В местах обитания дюн хищники-семечки (олени-мыши) ограничивали пополнение рассады в популяции, тем самым отрицательно влияя на популяцию. Однако на пастбищах хищник-семенной хищник мало влияет на популяцию растений, потому что это ограниченное место для безопасного проживания.

Во многих случаях семенные хищники поддерживают популяции растений, рассеивая семена от родительского растения, в сущности поддерживая поток генов между популяциями. Другие хищники семян собирают семена, а затем хранят или кэшируют их для дальнейшего потребления. [11] В случае, если хищник не может найти закопанные или спрятанные семена, есть шанс, что они позже прорастут и вырастут, поддерживая распространение вида. Универсальные (позвоночные) семенные хищники могут также помочь растению и другими косвенными способами, например, путем стимулирования контроля сверху вниз над специфическими для хозяина семенными хищниками (так называемое «хищничество внутри гильдии») и, как таковое, отрицание эффектов типа Янзена-Коннелла и таким образом принося пользу растению в конкуренции с другими видами растений. [12]

См. Также [ править ]

  • Системы потребительских ресурсов
  • Похищение яиц
  • Муравей-комбайн
  • Травоядные
  • Распространение семян

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Халм, П. Е. и Бенкман, К. У. (2002) "Granivory", стр. 132–154 в книге « Взаимодействие растений и животных: эволюционный подход» , под ред. CM Herrera и O. Pellmyr. Оксфорд: Блэквелл. ISBN  978-0-632-05267-7 .
  2. ^ Джанзен, DH (1971). «Заражение семян животными». Ежегодный обзор экологии и систематики . 2 : 465–492. DOI : 10.1146 / annurev.es.02.110171.002341 .
  3. ^ Тиансават, Пимонрат; Дэвис, Адам С .; Berhow, Mark A .; Заламеа, Поль-Камило; Даллинг, Джеймс У. (13.06.2014). Чен, Джин (ред.). «Инвестиции в физическую защиту семян связаны с потребностями видов в освещении для регенерации и устойчивости семян: данные по видам Macaranga на Борнео» . PLOS ONE . 9 (6): e99691. Bibcode : 2014PLoSO ... 999691T . DOI : 10.1371 / journal.pone.0099691 . ISSN 1932-6203 . PMC 4057182 . PMID 24927025 .   
  4. ^ a b Янзен, DH (1970). «Травоядные животные и количество древесных пород в тропических лесах» (PDF) . Американский натуралист . 104 (940): 592–595. DOI : 10.1086 / 282687 .
  5. ^ a b Коннелл, Дж. Х. (1971) «О роли естественных врагов в предотвращении конкурентного исключения у некоторых морских животных и деревьев тропических лесов», стр. 298–312 в « Динамике популяций» , изд. П. Дж. Ден Бур и Г. Р. Градуэлл. Вагенинген: Центр сельскохозяйственных публикаций и документации.
  6. ^ Гэри П. Набхан; Тьюксбери, Джошуа Дж. (Июль 2001 г.). «Распространение семян: направленное сдерживание капсаицином в перце чили». Природа . 412 (6845): 403–404. DOI : 10.1038 / 35086653 . ISSN 1476-4687 . PMID 11473305 . S2CID 4389051 .   
  7. ^ Корреспондент Дэвид Дербишир, Science (2001-07-25). «Почему птицы находят перец чили таким крутым» . Daily Telegraph . ISSN 0307-1235 . Проверено 14 марта 2019 . 
  8. ^ "Птичий кишечник повышает выживаемость семян дикого чили" . Внутри науки . 2013-07-15 . Проверено 14 марта 2019 .
  9. ^ Fedriani, JM; Манзонеда, А. (2005). «Хищничество грызунов до и после распространения семян: баланс пищи и безопасности» . Поведенческая экология . 16 (6): 1018. DOI : 10,1093 / beheco / ari082 .
  10. ^ Марон, Джон Л .; Симмс, Эллен Л. (1997). «Влияние хищничества семян на размер банка семян и рост рассады кустарникового люпина ( Lupinus arboreus )». Oecologia . 111 (1): 76–83. Bibcode : 1997Oecol.111 ... 76M . DOI : 10.1007 / s004420050210 . PMID 28307508 . S2CID 12464482 .  
  11. ^ Харпер, JL (1977) Популяционная биология растений , Нью-Йорк: Academic Press.
  12. ^ Виссер, Марко Д .; Muller-Landau, Helene C .; Райт, С. Джозеф; Руттен, Джемма; Янсен, Патрик А. (2011). «Три-трофические взаимодействия влияют на зависимость судьбы семян тропической лесной пальмы от плотности». Письма об экологии . 14 (11): 1093–1100. DOI : 10.1111 / j.1461-0248.2011.01677.x . ISSN 1461-023X . PMID 21899693 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Александр, HM; Каммингс, К.Л .; Kahn, L .; Сноу, AA (2001). «Изменение размера семян и хищничество семян, произведенных дикими и культурно-дикими подсолнечниками» . Американский журнал ботаники . 88 (4): 623–627. DOI : 10.2307 / 2657061 . JSTOR  2657061 . PMID  11302847 . S2CID  25202784 .
  • Андерсен, АН (1989). «Насколько важен хищничество семян для пополнения стабильных популяций долгоживущих многолетних растений?». Oecologia . 81 (3): 310–315. Bibcode : 1989Oecol..81..310A . DOI : 10.1007 / bf00377076 . PMID  28311181 . S2CID  38556236 .
  • Беренбаум, MR; Zangerl, AR. (1998). «Соответствие химического фенотипа растения и его насекомых-травоядных» . Труды Национальной академии наук . 95 (23): 13743–13784. Bibcode : 1998PNAS ... 9513743B . DOI : 10.1073 / pnas.95.23.13743 . PMID  9811871 .
  • Браун, JH; Хеске, EJ (1990). «Контроль перехода между пустыней и лугом гильдией краеугольных грызунов» . Наука . 250 (4988): 1705–1707. Bibcode : 1990Sci ... 250.1705B . DOI : 10.1126 / science.250.4988.1705 . PMID  17734708 . S2CID  33357407 .
  • Браун, JH; Райхман, О. Дж .; Дэвидсон, DW (1979). «Граноядность в пустынных экосистемах». Ежегодный обзор экологии и систематики . 10 : 201–227. DOI : 10.1146 / annurev.es.10.110179.001221 .
  • Дэвидсон, DW (1993). «Влияние травоядных и зерноядных на сукцессию наземных растений». Ойкос . 68 (1): 23–35. DOI : 10.2307 / 3545305 . JSTOR  3545305 .
  • Дэвидсон, DW; Браун, JH; Иноуе, Р.С. (1980). «Конкуренция и структура сообществ зерноядных» . Биология . 30 (4): 233–238. DOI : 10.2307 / 1307877 . JSTOR  1307877 . S2CID  53579517 .
  • Diaz, M .; Теллерия, JL (1996). «Зерноядные птицы в стабильной и изолированной открытой среде обитания в тропических лесах Амазонки» . Журнал тропической экологии . 12 (3): 419–425. DOI : 10.1017 / s0266467400009615 . S2CID  85301240 .
  • Фигероа, штат Дж. А; Муньос, AA; Mella, JE; Арройо, MTK (2002). «Хищничество семян до и после распространения в горных склерофилловых лесах средиземноморского типа в центральной части Чили». Австралийский журнал ботаники . 50 (2): 183–195. DOI : 10.1071 / bt01003 .
  • Лундгрен, Дж; Розентратер, К. (2007). «Сила семян и их уничтожение зерноядными насекомыми». Взаимодействие членистоногих и растений . 1 (2): 93–99. DOI : 10.1007 / s11829-007-9008-1 . S2CID  6410974 .
  • Марес, Массачусетс; Розенцвейг, ML (1978). «Граноядные в пустынях Северной и Южной Америки: грызуны, птицы и муравьи». Экология . 59 (2): 235–241. DOI : 10.2307 / 1936368 . JSTOR  1936 г. 368 .
  • Oliveras, J .; Gomez, C .; Bas, M .; Эспадалер, X. (2008). «Механическая защита семян от хищничества зерноядным муравьем». Naturwissenschaften . 95 (6): 501. Bibcode : 2008NW ..... 95..501O . DOI : 10.1007 / s00114-008-0349-0 . PMID  18288470 . S2CID  676214 .
  • Sallabanks, R .; Кортни, SP (1992). «Бережливость, хищничество семенами и взаимодействия насекомых-позвоночных». Ежегодный обзор энтомологии . 37 : 337–400. DOI : 10.1146 / annurev.en.37.010192.002113 . PMID  1539939 .
  • Смит, CC (1970). «Коэволюция сосновых белок (Tamiasciurus) и хвойных пород». Экологические монографии . 40 (3): 349–371. DOI : 10.2307 / 1942287 . JSTOR  1942287 .
  • Vander Wall, SB; Кун, КМ; Бек, MJ (2005). «Удаление семян, хищничество семян и вторичное рассредоточение». Экология . 86 (3): 801–806. DOI : 10.1890 / 04-0847 .