Lihansyöjäkasvit
Lihansyöjäkasvit ovat kasveja, jotka saavat osan tai suurimman osan ravinteista (ei energiasta) pyydystämällä ja käyttämällä eläimiä tai alkueläimiä, tyypillisesti hyönteisiä ja muita niveljalkaisia. Lihansyöjäkasvit ovat sopeutuneet kasvamaan paikoissa, joissa maaperä on ohut tai heikkoravinteinen, erityisesti vähätyppinen, kuten happamilla soilla ja kielekkeillä.
Lihansyöjäkasvien saalistuskyvyn uskotaan kehittyneen itsenäisesti kuusi kertaa viidessä eri kukkivien kasvien lahkossa ja nämä ovat nyt edustettuina yli tusinassa suvussa. Nämä sisältävät noin 630 lajia, jotka houkuttelevat ja pyydystävät saalista, tuottavat ruoansulatusentsyymeitä, ja imevät tuloksena käyttökelpoisia ravinteita. Lisäksi yli 300 alkukantaista lihansyöjäkasvilajia eri suvuista täyttävät joitain lihansyöjäkasvin kriteereitä, mutta eivät kaikkia.
Charles Darwin kirjoitti vuonna 1875 kirjan ”Hyönteissyöjäkasvit” (Insectivorous Plants), joka oli ensimmäinen tunnettu lihansyöjäkasveja käsittelevä tutkielma. Darwin käsitteli kirjassaan esimerkiksi kärpäsloukkuihin liittynyttä ruokintamekanismikokeiluaan. Hän oli yrittänyt simuloida kasvin ansoja sulkeutumaan mm. puhaltamalla ansoihin ja tarjoamalla kasveille mm. lasia ja lihaa. Hän totesi, että vain liikkuvan eläimen liikkeet aiheuttaisivat kasvin reagoimisen ja päätteli, että tämä oli evoluution aikaansaama kyky säästää energiaa ja sivuuttaa todennäköisesti ravitsemattomat ärsykkeet. Hän havaitsi myös, että vaikka joillakin kasveilla on selvästi erotettavat ansat, jotkut tuottavat tahmaista nestettä kietoakseen saaliinsa. Hän päätteli, että tämä oli esimerkki luonnonvalinnan paineesta, jonka tuloksena oli erilaisia keinoja hankkia ravintoa.
Ansat voivat olla aktiivisia tai passiivisia riippuen siitä, mikä liike auttaa saaliin nappaamisessa. Esimerkiksi kihokit ovat aktiivisia kärpäspaperiansoja, joiden lehdet käyvät läpi nopeaa happokasvua. Syynä on yksittäisten solujen laajentuminen. Tämä nopea kasvu mahdollistaa kihokin lehden taipumisen ja saaliin säilyttämisen ja pilkkomisen.
Kannukasvit kasvattavat erikoistuneita lehtiä, kannuja, joihin hyönteiset putoavat ja lopulta hukkuvat.
"Heliamphora" on tötterökasvien heimon ("Sarraceniaceae") suku, jota esiintyy Etelä-Amerikassa. Tämän suvun ansat on selvästi johdettu evolutiivisesti pelkästä rullatusta lehdestä, joiden sivut ovat sinetöityneet yhteen. Nämä kasvit elävät runsassateisilla alueilla Etelä-Amerikassa, kuten Mount Roraimalla ja niinpä myös kasveilla on ongelmana varmistaa, etteivät kannut tulvi. Vastapainoksi luonnonvalinta on suosinut kehitystä ylivuoto-ongelmaa vastaan – se on samantyyppinen kuin kylpyammeissa. Se on vetoketjumaisesti vedettyjen lehtien välissä sijaitseva pieni rako, joka mahdollistaa liian veden virtaamisen ulos kannusta. "Heliamphora" turvautuu ainoastaan bakteerien suorittamaan ruoan pilkkomiseen eikä tuota omia ruoansulatusentsyymejä kuten esim. kannukasvit, joka entsyymit pilkkovat proteiineja ja saaliissa olevat nukleiinihapot vapauttavat aminohappoja ja fosfaatti-ioneja, jotka kasvi imee. Kasvilla on myös, ylös yrittävän hyönteisen kannalta ikävät, alaspäin suuntautuvat karvat jotka haittaavat ylös kapuamista.
Kaliforniantötteröllä ("Darlingtonia californica") on sopeutuma, jonka voi löytää myös "Sarracenia psittacina"lta ja vähemmissä määrin myös "Sarracenia minor"ilta. Läppä on ilmapallomainen, ja se sinetöi lähes kokonaan pääsyn kannuun. Hyönteiset, lähinnä muurahaiset, astuvat sisään kammioon alapuolella sijaitsevan aukon kautta. Kammion sisällä ollessaan saalis väsyy yrittäessään päästä pois "valeuloskäynneistä", jotka oikeasti ovat kasvin lehtivihreättömiä kohtia, ja lopulta putoaa kannun pohjalle. Saaliin pääsyä kammioon edistävät ”kalanpyrstöt”, jotka kasvavat ulos alla olevasta uloskäynnistä. Tämä piirre on antanut kasville sen englanninkielisen kutsumanimen "kobrakasvi" (cobraplant).
Tötterölehdet on pohjoisamerikkalainen ruohovartinen perennakasvisuku, jota tavataan Yhdysvaltojen kaakkoisosissa (poikkeuksena yksi laji, Sarracenia purpurea). Useimmilla tötterölehdillä kannujen ylivuoto on ratkaistu läpällä, joka on periaatteessa leventynyt lehdykkä, joka peittää suppilomaisen lehden sisäänkäynnin ja suojaa sitä sateelta. "Sarracenia"-lajit erittävät entsyymejä, kuten proteaaseja ja fosfataaseja ruoansulatusnesteeseen kannun pohjalta. Kasvit kukkivat keväällä kasvattamalla hieman kannuja suuremman varren päähän kukan. Suurimmat suvun kannut voivat olla yli 1 m korkeita. Ainakin yksi laji, "Sarracenia flava", lahjoo hyönteisiä terästämällä metensä koniinilla, myrkyllisellä alkaloidilla, mikä todennäköisesti lisää ansaan pudonneiden päihtyneiden hyönteisten määrää. Toiset lajit, kuten "Sarracenia purpurea", eivät juurikaan tuota entsyymejä vaan turvautuvat saaliin sulattamisessa symbioottisiin bakteereihin.
Toinen suuri kannukasviryhmä on kannukasvien suku ("Nepenthes"). Noin 130 lajia käsittävässä suvussa kannu muodostuu lehden päähän kasvaneen kärhen päähän. Ne houkuttelevat hyönteisiä tuoksuvalla medellä. Kun hyönteinen putoaa kannuun se ei pääse liukkaita reunoja nousemaan pois, ja lopulta se putoaa veteen. Saaliin aikaansaama liike saa kasvin erittämään vahvaa ruuansulatushappoa, joka on niin vahvaa että surviaissääski häviää tunnissa. Suurin osa lajeista pyydystää hyönteisiä, joskin suurimmat, esimerkiksi sabahinkannukasvi ("Nepenthes rajah") saa silloin tällöin kiinni pieniä nisäkkäitä ja liskoja ja "Nepenthes attenborough" saattaa pyydystää isompiakin. Aiemmin arveltiin että estääkseen hyönteissyöjiä, esimerksi kummituseläimiä, esimerkiksi "Nepenthes bicalcarata" -lajilla olisi kaksi terävää piikkiä kannujensa läpän yläpuolella, ja ne estäsivät niitä poistamasta hyönteisiä kannun sisältä. Myöhemmin on alettu ajatella, että niiden kärkiin kiertyy hyönteisiä, jotka sitten putoaisivat siitä kannuun. Lajeja esiintyy enimmäkseen Kaakkois-Aasiassa, Intiassa, Madagaskarilla ja Australiassa.
"Cephalotus follicularis" on pieni kannukasvilaji Länsi-Australiasta. Sen kannun reunus on erityisen jyrkkä, minkä vuoksi kiinni jäänyt hyönteinen ei pääse pois. Suurimmalla osalla kannukasveista kannun reunus on löysän vahamaisen aineen peitossa. Aine luo liukkaan pinnan hyönteisille, jotka laskeutuvat kannun reunalle tämän erittämän meden ja kirkkaiden kukkamaisten antosyaanikuvioiden houkuttelemina.
"Brocchinia hechtioides" ja "Brocchinia reducta" kasvavat muiden ananaksen sukulaisten tavoin vahamaisten lehtien muodostamana tiiviinä ruusukkeena ja muodostaa kasvupisteen keskelle uurnan. Useimmissa bromelioissa vesi kerääntyy helposti tähän osaan ja se pystyy tarjoamaan elinympäristön esimerkiksi sammakoille, hyönteisille ja kasville tärkeille typensitojabakteereille. "Brocchinia"n kohdalla tämä kuppi on erikoistunut hyönteisloukku, joka vahamaisen sisäpinnan sekä ruoansulatusbakteerien avulla pyydystää hyönteisiä. Vuonna 2005 analysoitiin sen ruusukkeessa olevan veden koostomusta ja havaittin sen sisältävän fosfataasi entsyymiä. "Catopsis berteroniana" puolestaan pyydystää vesialtailla jotka muodostuvat sen lehtihankoihin, toimien samalla tavalla kuin "Brocchinia"-suvun kasvien saalistusruusukkeet, mutta sen ruusukkeissa ei ole entsyymejä.
Kärpäspaperiansa perustuu tahmeaan kasviliimaan tai liimaan. Lehti on ansoitettu liimaa erittävillä rauhasilla jotka voivat olla, lyhyitä (erittäin pieniä) (yökönlehdet), tai pitkiä ja näyttäviä (kihokit).
Kihokit ("Drosera") ovat levinneet kaikkialle maailmaan (paitsi arktisille alueille) ja suku sisältää yli 150 lajia. Suurin lajienpaljous esiintyy Australiasta, jossa on sekä kääpiökihokkeja (esim. "Drosera pygmaea") että mukulakihokkeja (esim. "Drosera peltata"), jotka vaipuvat mukulaan horrokseen kuumina kesäkuukausina. Nämä lajit ovat niin riippuvaisia ​​hyönteisistä typenlähteenä, että niiltä yleensä puuttuu nitraattireduktaasientsyymi, jonka useimmat kasvit vaativat muuntaakseen maaperän nitraatin orgaanisiin muotoihin.
Yökönlehtien suku ("Pinguicula") käyttää tahmeita rauhasten peitoissa olevia lehtiä houkutellakseen hyönteisiä ansaan ja sulattaakseen saaliinsa. Kuten lähes kaikilla lihansyöjäkasveilla, yökönlehden kukat ovat muuta kasvia korkeammalla, jotta kasvin kukkia pölyttävät hyönteiset eivät joutuisi ansoihin. Nykyisin tunnetaan noin 80 eri yökönlehtilajia, joista suurin osa esiintyy Etelä- ja Keski-Amerikassa. Suvun lajit luokitellaan eri ilmastotyyppien avulla trooppisiin ja lauhkeisiin. Suomessa esiintyy kolme yökönlehtilajia: valkoyökönlehti ("Pinguicula alpina"), karvayökönlehti ("Pinguicula villosa") ja siniyökönlehti ("Pinguicula vulgaris").
Kihoruohot ("Byblis") on pieni lihansyöjäkasvien suku Pohjois-ja Länsi-Australiasta. Suvun kasvien lehdet ja varret ovat karvojen peitossa, ja karvojen päässä on tahmea pisara, jota hyönteiset luulevat medeksi. Kasvi onkin hyvin samanlainen kuin kihokki, mutta epäsymmetriset kukat ja heteiden ja emin sijainti erottavat kihoruohot kihokeista.
Näiden kasvisukujen ansoitusmekanismia on kuvattu hiiren- ja karhunansoiksi, mikä perustuu kasvien nopeisiin liikkeisiin reagoida saaliiseen. "Aldrovanda" kasvaa vedessä ja on erikoistunut pienien selkärangattomien saalistamiseen, "Dionaea" pyydystää maanpäällisenä erilaisia niveljalkaisia esimerkiksi hämähäkkejä.
Kaikista kuuluisin lihansyöjäkasvi on kärpäsloukku ("Dionaea muscipula"). Kasvin ansastusrakenne on rakentunut jokaisen lehden päähän omaksi osakseen. Kyseisessä lehden osassa kummallakin puolella sijaitsevat karvat laukaisevat kosketuksesta lehden ansamekanismin. Jos hyönteinen koskettaa liikkuessaan kasvin ansalehdellä vähintään kahteen eri karvaan 20 sekunnin sisällä, ansa sulkeutuu ja hyönteinen jää ansan sisälle. Kahden karvan kosketusmekanismi suojaa kasvia tarpeettomilta tapauksilta, jolloin kasvi ei menetä energiaa sulkeutuessaan turhaan esim. vesipisaran kosketuksen takia.
"Aldrovanda"-suvusta on jäljellä vain yksi laji "Aldrovanda vesiculosa". Sukupuuttoon kuolleet lajit tunnetaan lähinnä vain fossiileina säilyneiden siitepölyn ja siementen ansiosta. "Aldrovanda vesiculosa" saalistaa pieniä vedessä eläviä selkärangattomia käyttämällä kärpäsloukun ansamekanismin kaltaisia ansoja. Ansat on järjestetty kierteille vapaasti kelluvan varren ympärille. Tämä kasvi on yksi harvoista kasveista, jotka kykenevät nopeisiin liikkeisiin. Lajin varsi on 6–11 cm pitkä ja ansat 2–3 mm kokoisia. Varsinaiset ansat, joita lehtiruodit kannattelevat, pidättävät ilmaa sisällään, mikä auttaa kellumisessa. Toisen pään varsi kasvaa jatkuvasti samalla kun toinen pää kuolee pois. IUCN:n luokituksen mukaan "Aldrovanda vesiculosa" on erittäin uhanalainen laji
Suoraan vedessä, maanpäällisinä tai epifyytteinä kasvavat vesiherneet ("Utricularia") saalistavat pienenpieniä eliöitä ansoilla, joiden mekanismi muistuttaa tyhjiötä. Ne elävät jokaisella mantereella lukuun ottamatta Antarktista. Vesiherneisiin kuuluu noin 223 lajia. Pääosa vesiherneestä sijaitsee pinnan/maanpinnan alla. Maanpäälliset eli terrestriaaliset lajit tekevät joskus muutamia lehtiä, jotka lepäävät hienovaraisesti maanpäällä. Suurimmalla osalla lajeilla vain pitkän varren päähän muodostuva kukka on huomiota herättävä. Ansat ovat suuruusluokaltaan 0,2 millimetristä 1,2 senttimetriin, kukat 2 mm – 10 cm lajikohtaisesti. Suomessa kasvaa 5–7 vesihernelajia, joista kolme on yleisiä koko maassa.
Alkueläimiä erikoistuneilla lehdillään saalistavat "Genlisea"-lajit elävät kosteikoilla ja semi-akvaattisissa oloissa Afrikassa, Madagaskarilla ja Etelä-Amerikassa. Ne kasvavat hintelästä maavarresta ja tuottavat maanpäälle yhteyttäviä lehtiä ja maanalaisia, lehtivihreättömiä saalistuslehtiä, jotka toimivat myös kasvin ankkureina. "Genlisea"-lajien kukat ovat lajikohtaisesti 0,5–5 cm:n pituisia.